[发明专利]一种基于马尔可夫信息矩阵的加速寿命试验载荷谱设计方法

说明书

本发明公开了一种基于马尔可夫信息矩阵的加速寿命试验载荷谱设计方法，应用于航空机载设备可靠性领域。该方法在利用马尔可夫信息矩阵方法，对处于交变应力的机械产品的载荷进行了统计，同时考虑到了载荷的累积效果和切换冲击的影响。利用隐马尔可夫模型解决了对于航空液压泵等一类实际载荷无法直接可得的问题。求解出了液压泵流量载荷。依据累积损伤理论进行了加速寿命试验载荷谱的设计。本发明方法在不改变航空机载设备失效机理的前提下，实现了对航空机载设备的加速寿命试验，并得到好的加速效果。

技术领域

本发明属于航空机载设备可靠性领域，具体涉及一种基于马尔可夫信息矩阵的加速寿命试验载荷谱设计方法。

背景技术

现代飞机要求具备超高可靠度和超长寿命。航空液压泵作为飞机液压系统的核心部件，与普通液压系统液压泵相比，要求更加严格。液压泵为飞机液压系统提供高达21～35MPa的高压油液，用以驱动飞控舵面或是收放起落架等，其结构复杂、功能强大、寿命和可靠性要求越来越高。飞机液压泵一旦出现故障，轻则引起飞机液压系统工作异常，重则造成机毁人亡，带来巨大的经济损失和不良的社会影响，因此，现代飞机对于液压泵的寿命和可靠性要求越来越高。迫切需要研制高可靠长寿命的飞机液压泵。通常产品的寿命特征是通过在正常条件下做寿命试验的方法来获得的。然而，由于飞机液压泵属于高可靠性长寿命产品，其设计精密、织造工艺复杂、生产成本高、专用性强，一般不会进行大批量的生产，进行其全生命周期寿命试验和相关的破坏性寿命试验的情况就更少。常规寿命试验会造成常规寿命试验周期过长，不仅寿命试验成本巨大，还会导致研制周期过长，无法与飞机的快速研制需求相匹配，而使产品的市场竞争力下降。因此，工程上一般采用加速寿命试验的方法进行液压泵的寿命评估。

目前，在工业界，电子产品恒定应力加速寿命试验方法比较成熟，有完善的试验规范和统计方法可循，但需要的试验样本量大，且试验时间长。机械产品因为故障机理相比电子产品更为复杂，目前尚未形成标准化的加速寿命试验规范。液压泵作为一种复杂的机械部件，其工况的复杂性和周期性应力剖面决定了其故障模式繁多、应力耦合严重且承受变应力载荷等特性，导致传统的恒定应力加速寿命试验载荷谱和现有的加速模型难以给出准确的寿命评估结果。因此，如何基于液压泵特有的故障机理和工作应力剖面设计加速寿命试验载荷谱是突破液压泵加速寿命试验理论和统计方法的关键。

加速寿命试验是在不改变产品失效机理的前提下，通过加强应力的办法，加快产品故障、缩短试验时间，在较短的时间内预测出产品在正常应力作用下寿命特征的方法。不改变失效机理是加速寿命试验的前提，加强产品所承受的环境应力或工作应力是进行加速寿命试验的必要手段。加速寿命试验是通过加强应力来缩短试验时间，但如果应力过大，改变了产品的失效机理，则加速寿命试验就失去了意义。如果应力偏小，则会导致试验时间缩短并不明显，加速寿命试验无法得到最佳的效果。如何结合产品的实际工况，确定不改变产品失效机理、且能起到较好的加速作用的加速寿命试验剖面一直是困扰设计人员的难题。

目前可以检索到国外航空机载产品加速寿命试验的参考资料关于载荷谱设计的内容非常少。鉴于国外对我国相关技术采取封闭政策，我们对国外航空液压泵如何设计加速寿命试验剖面无从得知，我国对航空液压泵的加速寿命试验的研究也刚刚起步，到目前为止我国尚未有适合于工程应用的航空液压泵加速寿命试验载荷谱设计方法。

发明内容

本发明为了解决在不改变航空液压泵失效机理的前提下，实现航空液压泵的加速寿命试验具有较好的加速效果的目的，提出一种基于马尔可夫信息矩阵的加速寿命试验载荷谱设计方法，为航空液压泵提供了一种实用、可操作、不改变失效机理且加速效果较为明显的加速寿命试验剖面设计方法，为固航空液压泵寿命评估提供行之有效的加速方法。

本发明提出的一种航空液压泵综合应力加速寿命试验剖面设计方法，具体为：

步骤一、利用隐马尔可夫模型获取航空液压泵在常规工况下的工作载荷剖面，并统计液压泵载荷的马尔可夫信息矩阵。