[发明专利]基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法

说明书

本发明公开了一种基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法。其中，测试方法包括：获取航天器机械产品的任务与功能需求，进而构建数字化仿真模型并确定标称工况；基于数字化仿真模型进行标称工况物理实验与标称工况仿真分析，进而根据得到的性能数据和仿真分析结果，对模型的准确性进行定量验证；若验证通过，则基于航天器机械产品真实工作时可能工况得到全工况；进行全工况仿真分析并得到仿真分析结果，从而对航天器机械产品的可靠性进行综合评估。该测试方法，可以实现通过有限次数、工作环境易于模拟的标称工况物理实验，结合通过数字仿真得到的大样本数据，对数字化仿真模型进行定量评判，从而得到航天器机械产品的全工况可靠性评估结果。

技术领域

本发明涉及航天器技术领域，尤其涉及一种基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法。

背景技术

随着航天技术的快速发展，人们对于航天器机械产品的寿命和可靠性的要求越来越高。但是，由于航天器机械产品的组成和工艺复杂，其造价较为昂贵，通过地面试验对其在轨实际寿命和可靠性进行定量验证具有较大难度，因而工程中通常只能采用极少量的试验件(通常只有1～2个)，针对一种或数种在轨工作过程中基本不可能出现的最恶劣工况进行有限次试验，从而对其极端工况工作能力进行验证，无法获得实际工作状态下的真实可靠性水平。此外，由于航天器工作环境特殊，在入轨正式工作前，其准确的工作环境条件往往难以事先预知，以地外天体的着陆过程为例，影响着陆可靠性的航天器着陆速度、着陆姿态以及星体着陆区的表面形貌(坡度大小，是否有陨石或陨石坑等)、星壤力学特性、光照与反射条件等均无法在着陆前准确获得，只能预先确定可能的分布范围。因此，在航天器研制过程中无法通过物理实验获得真实工作状态的可靠性水平，工程中通常只能得到极为保守的最恶劣工况可靠性评估结果，导致航天器机械产品往往存在过设计情况。数字仿真技术已成为航天器机械产品不可或缺的重要设计手段，但现有的仿真技术通常只能针对标称工况开展确定性的仿真，进而对设计方案进行验证或对试验方案进行预先分析。目前虽有从可靠性角度对不确定性因素开展随机化仿真的研究，但对仿真结果的准确性只能进行定性分析，无法开展定量评价。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，以实现通过有限次数、工作环境易于模拟的标称工况物理实验，结合通过数字仿真得到的大样本数据，对数字化仿真模型进行定量评判，从而得到航天器机械产品的全工况可靠性评估结果。

为达到上述目的，本发明实施例提出一种基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，所述方法包括以下步骤：获取航天器机械产品的任务与功能需求，并根据所述任务与功能需求构建航天器机械产品的数字化仿真模型；根据所述任务与功能需求确定标称工况，并基于所述数字化仿真模型进行标称工况物理实验和标称工况仿真分析，得到所述航天器机械产品在所述标称工况下的性能数据和仿真分析结果；根据所述标称工况下的性能数据和仿真分析结果，对所述数字化仿真模型的准确性进行定量验证；在所述数字化仿真模型的准确性验证通过后，基于所述航天器机械产品真实工作时的可能工况得到全工况，并基于所述数字化仿真模型进行全工况仿真分析，得到所述航天器机械产品在所述全工况下的仿真分析结果；根据所述全工况下的仿真结果对所述航天器机械产品的可靠性进行综合评估，得到可靠性综合评估结果。