基于多元加速性能退化数据的电液伺服机构可靠性评估方法研究

电液伺服机构是实现导弹飞行姿态控制的重要部件，其可靠性和寿命既关系到导弹在规定贮存期内能否有效投入使用，又关系到产品的不合理报废造成巨大的经济损失。对于电液伺服机构这类高可靠长寿命产品，由于很难获得失效数据，如何在时间和经费可行的情况下对其可靠性和寿命进行评估，尚缺乏相应的理论和方法。.本项目拟通过基于多元性能退化数据的加速试验对电液伺服机构可靠性进行评估。研究其主要失效机理及对应的性能参数；研究基于随机过程的多元加速性能退化失效建模方法，建立其加速退化失效模型和加速退化方程；研究考虑相关性的多元加速性能退化数据统计分析方法；研究基于多元退化数据的加速试验方案优化设计与模拟评价方法；对某新型导弹用电液伺服机构进行加速退化试验，既解决电液伺服机构可靠性的快速评定问题，又形成一套进行多个性能参数下加速退化试验必须的多元加速退化失效建模、多元加速退化数据统计分析和试验方案优化设计理论和方法。

电液伺服机构是实现导弹飞行姿态控制的重要部件，其可靠性和寿命既关系到导弹在规定贮存期内能否有效投入使用，又关系到产品的不合理报废造成巨大的经济损失。对于电液伺服机构这类高可靠长寿命产品，由于很难获得失效数据，如何在时间和经费可行的情况下对其可靠性和寿命进行评估，尚缺乏相应的理论和方法。. 本项目首先通过对电液伺服机构进行故障树分析（FTA）和故障模式、影响与严重性分析（FMECA），确定电液伺服机构中每个失效模式及其对系统的影响和危害程度，明确了密封失效是电液伺服机构的主要失效形式，确定了丁腈橡胶密封圈老化是电液伺服机构的主要失效原因。其次，结合其微观反应和宏观机理的变化，推导了丁腈橡胶密封圈在贮存环境下的退化轨道和加速方程，结合概率统计理论，建立了电液伺服机构用O型橡胶密封圈的压缩永久变形、压缩应力松弛两个性能参数的退化轨迹与加速模型，以及性能参数退化数据分布模型,从而得到了丁腈橡胶密封圈在贮存环境下的可靠性统计模型。第三，利用方差-协方差矩阵描述各个性能参数间的相关性，利用多维联合分布建立了考虑相关性的多元加速性能退化数据统计分析一般方法，并通过数值仿真实例，验证了该方法的可行性。第四，提出了基于多元性能参数的恒定应力加速退化试验方案优化设计的准则与方法，以产品在工作应力水平下，达到所规定的使用寿命时可靠度估计值的方差最小为目标；以各试验应力水平和样本分配比例为设计变量，应用极大似然估计理论，建立了基于多元性能参数的加速退化试验方案优化设计的数学模型。第五，利用蒙特卡洛模拟方法，以产品可靠度估计值的渐近方差平均值和标准离差为评价指标，确定了基于多元性能参数加速退化试验方案的模拟评价方法；最后，根据优化后并经调整的试验方案，对电液伺服机构用O型橡胶密封圈进行了温度应力下的恒定应力加速寿命试验，并利用上述方法对试验数据进行处理，得到了电液伺服机构用O型橡胶密封圈的寿命，按计划完成了相应的研究内容，达到了预期的研究目标。形成了一套进行多个性能参数下加速退化试验必须的加速退化失效建模，多元加速退化数据统计分析和试验方案优化设计理论和方法。