產品混合故障機理與行為建模研究

《產品混合故障機理與行為建模研究》是依託北京航空航天大學，由許丹擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：產品混合故障機理與行為建模研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：許丹
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

針對高可靠長壽命產品多種故障機理混雜難於建模，不能有效指導壽命設計改進和準確評估的問題，在故障物理和機率統計技術框架下，從機理本構關係上深入研究退化型和突髮型機理混合作用機制，描述其物理模型，並研究產品在多種退化和突髮型故障機理作用下的故障表現行為和建模方法。首先，在故障機理分析方法與故障行為內涵和分類研究的基礎上，針對多退化的混合行為建模問題，利用隨機過程和退化物理模型描述產品各組件的多階段退化行為，結合各組件間的邊界條件，建立含不同退化速率和退化狀態組件的產品混合退化行為模型。然後，針對退化-突發混合行為建模問題，研究疲勞和衝擊之間的耦合作用建立疲勞和衝擊耦合機理損傷模型，提出基於故障機理的退化-突發混合故障行為建模方法。最後，以加速度計為套用對象，將研究方法與原來未考慮混合故障行為的處理結果進行對比分析，驗證所提混合行為建模方法的有效性。

結題摘要

針對高可靠長壽命產品多種故障機理混雜難於建模，不能有效指導壽命設計改進和準確評估的問題，在故障物理和機率統計技術框架下，基於故障間機理本構關係和作用機制認知，揭示了產品混合故障行為內涵，從故障機理微觀層面提出了多種機理耦合作用下產品混合故障行為分析及描述方法，從產品巨觀層面提出了退化延遲行為建模方法、多因子多階段混合退化行為建模方法和退化-衝擊機理耦合的產品混合故障行為建模方法，形成了一套產品混合故障行為建模技術。 首先，完成了故障機理模型的分類研究，給出了載荷與故障機理間的映射關係，提鍊形成了故障機理模型的一般形式（經驗型和解析型）及相應的分析建模方法；給出了產品混合故障行為內涵和建模方法，解決了機理間關係確定和耦合關係不確定情況下的故障行為建模問題。 第二，提出了基於趨勢和波動穩定性檢驗的退化時間點確定方法，以及含隨機變化點的退化過程建模方法研究，解決了退化延遲行為建模問題，為含退化延遲型產品故障行為模型提供了更準確的描述方式。針對多變數相關退化的混合故障行為建模問題，利用隨機過程和退化物理模型描述產品各組件的多階段退化行為，建立了含不同退化模型和多狀態變數間耦合的產品混合退化行為模型。 第三，以累積損傷和疲勞斷裂力學為基礎，深入剖析疲勞和衝擊載荷對產品損傷的相互作用機制，提出了基於疲勞-衝擊機理的非線性損傷故障行為建模和可靠性分析方法，該模型解決了疲勞載荷和衝擊載荷共同作用下的產品可靠性分析問題，為連續退化和離散退化相結合的非線性累積損傷建模提供了技術支撐。 最後，以加速度計和智慧型電錶為套用對象，對研究方法進行了套用案例研究，驗證了所提混合故障行為建模方法的有效性。