航空机电设备可靠性设计优化方法与流程

本发明属于航空机电领域，涉及航空机电设备可靠性设计优化方法。

背景技术：

1、航空机电产品是航空装备中包含机械和电子部件的高度耦合产品，主要用于飞机的主要机载系统中。这些产品的性能和可靠性直接关系到航空装备的飞行安全及技术性能。随着航空机电产品的可靠性要求越来越高，其寿命可能高达数千甚至上万飞行小时。传统的可靠性设计方法往往依赖于经验，缺乏系统的仿真验证，未考虑机电产品在极限工作状态下的失效，导致设备在实际运行中可能出现未曾预料的失效模式发生。

技术实现思路

1、本发明的目的是：

2、本发明提供了一种航空机电设备可靠性设计优化方法，通过仿真与试验相结合的方法识别隐蔽的失效模式，并优化设计方案，确保设备的高可靠性。

3、本发明的技术方案是：

4、本发明是通过下述方法解决上述问题的：

5、航空机电设备可靠性设计优化方法，在航空机电设备设计阶段形成设计方案后，根据设计方案建立起航空机电设备的机械三维模型和硬件三维模型，并将两部分三维模型进行整合，形成完整的机电设备三维模型；将机电设备三维模型导入到ansys软件中，输入机械部分的环境应力同时输入硬件部分的环境应力因素；进行机电设备可靠性仿真，若未达到可靠性指标则根据失效模式，识别设计薄弱环节进行设计改进后再进行可靠性仿真，若通过则进行试验件试生产，将试生产出的设备进行高加速寿命试验和高加速应力试验，若设备未通过试验则对设计方案进行改进，若通过试验则进行批生产。

6、所述机械三维模型包括零组件材料信息、机械传动链路；三维模型中内部不得有缺陷，必须连续、完整，零件装配关系必须准确，不得出现零件干涉现象及不到位情况，对于带冷板或加强筋的印制电路板，冷板和加强筋需与实际情保持一致，三维模型中需清晰、准确的建立起零组件材料信息。

7、所述硬件三维模型包括电路、焊点、电子元件；硬件三维模型中，按照印制电路板实际几何与材料参数进行建模，有局部特殊处理的印制电路板与实际情况保持一致，同时印制电路板中的连接特征明确，可将其简化为均匀的实体，并对热导率进行等效处理。

8、所述机械部分的环境应力包括温度、湿度、振动。

9、所述硬件部分的环境应力包括温度、单粒子影响、散热环境。

10、所述可靠性仿真包括机电设备的热仿真、振动仿真、故障预计仿真、耐久性仿真。

11、所述可靠性仿真工作，需在试验件生产后对模型进行校验，以保证模型的准确性，包括修正参数、材料参数、结构参数、阻尼参数、器件的功耗、等效热阻，材料等效导热率。

12、所述高加速寿命试验和高加速应力试验应逐步施加压力源直到产品失效，对失效产品进行临时更改以修复故障，再次逐步施加压力直到产品再次失效，然后再次修复故障，重复逐步施加压力－失效－修复这个过程，直到找到产品的基本工作极限和破坏极限。

13、所述压力源为环境、循环载荷。

14、本发明的优点是：

15、1)通过建立三维模型进行可靠性仿真试验，提前发现和解决设计阶段未考虑到的故障模式；

16、2)有效的降低研发成本，尽早的识别和解决设备设计缺陷；

17、3)可以识别设备设计极限，识别极限状态下设备的故障模式，通过设计改进有效提升产品的可靠性。

18、4)通过本方法可以有效提升机电产品设备可靠性，降低设备故障率和后期维护成本。

1.航空机电设备可靠性设计优化方法，其特征在于，在航空机电设备设计阶段形成设计方案后，根据设计方案建立起航空机电设备的机械三维模型和硬件三维模型，并将两部分三维模型进行整合，形成完整的机电设备三维模型；将机电设备三维模型导入到ansys软件中，输入机械部分的环境应力同时输入硬件部分的环境应力因素；进行机电设备可靠性仿真，若未达到可靠性指标则根据失效模式，识别设计薄弱环节进行设计改进后再进行可靠性仿真，若通过则进行试验件试生产，将试生产出的设备进行高加速寿命试验和高加速应力试验，若设备未通过试验则对设计方案进行改进，若通过试验则进行批生产。

2.根据权利要求1所述的航空机电设备可靠性设计优化方法，其特征在于，所述机械三维模型包括零组件材料信息、机械传动链路；三维模型中内部不得有缺陷，必须连续、完整，零件装配关系必须准确，不得出现零件干涉现象及不到位情况，对于带冷板或加强筋的印制电路板，冷板和加强筋需与实际情保持一致，三维模型中需清晰、准确的建立起零组件材料信息。

3.根据权利要求1所述的航空机电设备可靠性设计优化方法，其特征在于，所述硬件三维模型包括电路、焊点、电子元件；硬件三维模型中，按照印制电路板实际几何与材料参数进行建模，有局部特殊处理的印制电路板与实际情况保持一致，同时印制电路板中的连接特征明确，可将其简化为均匀的实体，并对热导率进行等效处理。

4.根据权利要求1所述的航空机电设备可靠性设计优化方法，其特征在于，所述机械部分的环境应力包括温度、湿度、振动。

5.根据权利要求1所述的航空机电设备可靠性设计优化方法，其特征在于，所述硬件部分的环境应力包括温度、单粒子影响、散热环境。

6.根据权利要求1所述的航空机电设备可靠性设计优化方法，其特征在于，所述可靠性仿真包括机电设备的热仿真、振动仿真、故障预计仿真、耐久性仿真。

7.根据权利要求1所述的航空机电设备可靠性设计优化方法，其特征在于，所述可靠性仿真工作，需在试验件生产后对模型进行校验，以保证模型的准确性，包括修正参数、材料参数、结构参数、阻尼参数、器件的功耗、等效热阻，材料等效导热率。

8.根据权利要求1所述的航空机电设备可靠性设计优化方法，其特征在于，所述高加速寿命试验和高加速应力试验应逐步施加压力源直到产品失效，对失效产品进行临时更改以修复故障，再次逐步施加压力直到产品再次失效，然后再次修复故障，重复逐步施加压力－失效－修复这个过程，直到找到产品的基本工作极限和破坏极限。

9.根据权利要求8所述的航空机电设备可靠性设计优化方法，其特征在于，所述压力源为环境、循环载荷。