，即需 要近似值的精确程度。对于可靠性评估的目标参数，除了求出其点估计外，也应估计出一个 范围，从而了解这个范围包括，参数真值的可信程度。这样的范围通常以区间的形式给出， 同时给出此区间包含可靠性目标参数的可信程度。这种形式的估计称为区间估计。
[0053] 运用广义应力-强度理论，采用仿真抽样方法，确定每一种故障模式对应的可靠 度，具体步骤为：
[0054] S51、根据每一个故障模式对应的可靠性特征量或间接可靠性特征量对应的概率 分布类型和分布参数样本估计值，采用随机数生成方法生成随机数，通过参数估计方法，计 算可靠性特征量或间接可靠性特征量对应的分布参数总体估计值；再根据可靠性特征量或 间接可靠性特征量对应的概率分布类型、分布参数总体估计值以及不发生故障时可靠性特 征量或间接可靠性特征量的及其不发生故障的门限值（要求值），计算得到故障模式对应 的可靠度，完成一次抽样；
[0055] S52、针对每个故障模式，按S51的方法进行N次抽样，得到N个可靠度；为保证计 算精度，N为大于10000 ;
[0056] S53、将N个可靠度进行从小到大的排序，得到可靠度的概率分布函数；最后得到 故障模式的可靠度；
[0057] 步骤6、根据故障模式之间的逻辑关系，建立可靠性框图模型；基于该可靠性框图 模型以及步骤5得到的故障模式的可靠度，得到产品的可靠性评估结果。
[0058] 其中，步骤5和步骤6中，在步骤5得到各个故障模式的可靠度排序后，在每一个 可靠度排序中随机抽取一个可靠度；根据步骤6的方法，获得该次抽取对应的产品可靠度； 经过M次抽取后，获得M个产品的可靠度，并按从小到大的顺序排列，得到可靠度的概率分 布函数；最后得到产品在给定置信度下的可靠度；为保证计算精度，通常M需大于10000。
[0059] 该抽样仿真方法与解析方法相比，具有以下优点：
[0060] 1)在一定的精度要求下，该方法的抽样次数和计算量与可靠性框图模型的复杂程 度无关，较适用于复杂系统的可靠性评估；
[0061] 2)对系统各单元的分布类型、试验数据类型等均无限制，不需要进行分布类型与 逻辑关系的折算，增强了评估结果的准确性；
[0062] 3)针对可靠性评估模型中各产品的实际分布类型生成随机数，避免了解析方法计 算过程的近似折算过程对可靠性评估结果的影响，使评估准确度更高。
[0063] 实施例
[0064] 本实例以某产品为例，利用本发明的方法进行可靠性评估，实施方案如图2所示， 具体步骤如下：
[0065] 步骤1、确定间接可靠性特征量
[0066] 通过薄弱环节识别方法分析可知，产品共包含2个主要的故障模式，分别记为故 障模式A和故障模式B。
[0067] 分析失效机理，确定两故障模式对应的可靠性特征量分别为u和V。其中，V可通 过相关试验直接测量，但由于产品结构原因，u无法通过试验直接测量，因此，该特征量为间 接可靠性特征量。
[0068] 步骤2、建立间接可靠性特征量与试验可测参数间的函数关系
[0069] 通过梳理产品试验可测的参数，建立间接可靠性特征量u与各试验测量参数的函 数关系为： CN 105138770 A 兄明书 6/7 页
[0070]
(I)
[0071] 由于该产品包含两个典型故障模式，其中，u为间接可靠性特征量，v为可靠性特 征量，根据两故障模式的逻辑关系，建立可靠性模型如图3所示。两故障模式为串联关系， 即其中任何一个故障模式发生，贝 lJ产品失效。
[0072] 步骤3、试验数据的统计分析
[0073] 收集函数⑴中各试验测量参数的数据信息。采用统计分析方法获得各参数的概 率分布类型与分布参数，如表2所示。
[0074] 表2试验数据的统计分析
[0075]
[0076] 步骤4、间接可靠性特征量的概率分布计算
[0077] 根据表2中的试验数据统计分析结果，生成随机数，带入函数（1)中，计算每次间 接可靠性特征量u每次抽样的计算结果。设置仿真次数为10000次，并对仿真结果，进行统 计分析，拟合u的概率分布类型与分布参数样本估计值。
[0078] 由于可靠性特征量V可通过试验直接测量获得，因此，采用步骤3的统计分析方 法，对试验数据进行处理，拟合V的概率分布类型与分布参数样本估计值。
[0079] 两可靠性特征量的统计分析结果如表3所示。
[0080] 表3可靠性特征量/间接可靠性特征量统计分析结果
[0081]
[0082] 步骤5、可靠性区间估计
[0083] 根据u和V的统计分析结果，结合其性能要求，运用应力-强度模型，采用仿真抽 样方法，评估产品的可靠性水平。其中，u的要求值为：[2100, 2400]，V要求值为：[21，00 )。
[0084] 下面以V的计算过程加以说明，实施方法如图4所示。该图中为单侧下限应力-强 度模型，即V大于要求值L的概率。该概率即为故障模式B不发生的概率，记为R。
[0085] 由样本X1, X2，…Xn，计算样本均值X和样本方差S2,得到分布参数样本估计值；
[0086] 从i = 1开始，对于任意给定（0，1)区间的两个相互独立的随机数Y11, γι2，按照
方差的估计方法计算分布参数总体估计值在得到^后，按照均值的估计方法计算分 布参数总体估计值Pi;
[0087] 对于给定的极限应力L，对应的可靠度民由 H十算得到；
[0088] i = i+Ι重复上述过程，I < i < N, N为仿真次数；
[0089] 对抽样值由小到大进行排序R1S R2^-Rn，得到可靠度的概率分布函数；
[0090] 给定置信度γ，在可靠度的概率分布函数中，求（Ι-γ)Ν的整数部分对应的R1，即 为给定置信度γ下的可靠度。
[0091] 通过计算得到故障模式A与故障模式B不发生的概率如表4所示。
[0092] 表4各故障模式不发生概率计算结果
[0093]
[0094] 步骤6、产品可靠性评估
[0095] 由于产品具有两种主要的故障模式，为评估产品的可靠性，需要根据表4的计 算结果，结合图3的可靠性模型，采用抽样仿真方法获得可靠性评估结果：点估计值为 0. 994287,0. 7置信度下的可靠度为0. 992597。
[0096] 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于间接可靠性特征量的航天产品可靠性仿真评估方法，其特征在于，包括如 下步骤： 步骤1、通过分析产品所有的故障模式、故障原因以及故障机理，确定与每一种故障模 式对应的一种可通过试验直接测量的可靠性特征量或者不能通过试验直接测量的间接可 靠性特征量； 步骤2、梳理可通过试验直接测量的试验可测参数，根据产品的工作原理与相关理论， 建立表征试验可测参数与间接可靠性特征量之间关系的函数； 步骤3、针对每一个间接可靠性特征量，收集其对应的函数中各个试验可测参数在每个 样本试验中的数据信息，计算各试验可测参数的概率分布类型与分布参数样本估计值； 步骤4、针对间接可靠性特征量：根据各试验可测参数的概率分布类型和分布参数样 本估计值，采用随机数生成方法n次生成随机数，并将每次生成的随机数代入到对应的函 数中，计算得到间接可靠性特征量的计算结果后，采用统计推断方法，计算间接可靠性特征 量的概率分布类型与分布参数样本估计值；n取值大于10000 ; 针对可靠性特征量：直接根据试验测量结果，采用统计推断方法，计算可靠性特征量的 概率分布类型与分布参数的样本估计值； 步骤5、运用广义应力-强度理论，采用仿真抽样方法，确定每一种故障模式对应的可 靠度，具体步骤为： 551、 根据每一个故障模式对应的可靠性特征量或间接可靠性特征量对应的概率分布 类型和分布参数样本估计值，采用随机数生成方法生成随机数，通过参数估计方法，计算可 靠性特征量或间接可靠性特征量对应的分布参数总体估计值；再根据可靠性特征量或间接 可靠性特征量对应的概率分布类型、分布参数总体估计值以及不发生故障时可靠性特征量 或间接可靠性特征量的门限值，计算得到故障模式对应的可靠度，完成一次抽样； 552、 针对每个故障模式，按S51的方法进行N次抽样，得到故障模式的N个可靠度；N取 值大于10000 ; 553、 将N个可靠度进行从小到大的排序，得到可靠度的概率分布函数；最后得到故障 模式的可靠度； 步骤6、根据故障模式之间的逻辑关系，建立可靠性框图模型；基于该可靠性框图模型 以及步骤5得到的各个故障模式的可靠度，得到产品的可靠性评估结果。2. 如权利要求1所述的一种基于间接可靠性特征量的航天产品可靠性仿真评估方法， 其特征在于，所述步骤5和步骤6中，在步骤5得到各个故障模式的可靠度排序后，在每一 个可靠度排序中随机抽取一个可靠度；根据步骤6的方法，获得该次抽取对应的产品可靠 度；经过M次抽取后，获得M个产品的可靠度，并按从小到大的顺序排列，得到可靠度的概率 分布函数；最后得到产品在给定置信度下的可靠度；M取值大于10000。3. 如权利要求1所述的一种基于间接可靠性特征量的航天产品可靠性仿真评估方法， 其特征在于，所述步骤3中，确定各试验可测参数的概率分布类型与分布参数样本估计值 的方法包括极大似然估计、最小二乘法以及图估法。4. 如权利要求1所述的一种基于间接可靠性特征量的航天产品可靠性仿真评估方法， 其特征在于，当试验可测参数与间接可靠性特征量间无法通过函数关系直接进行表达时， 采用有限元仿真方法建立试验可测参数与间接可靠性特征量间的关系，并将该关系称为函 数关系。
【专利摘要】本发明公开了基于间接可靠性特征量的航天产品可靠性仿真评估方法，通过建立试验测量参数与间接可靠性特征量的函数关系，并采用仿真抽样计算方法，获得间接可靠性特征量的概率分布，进而采用广义应力-强度模型，评估产品的可靠性；在间接可靠性特征量的计算、单一故障模式发生概率的计算、具有多故障模式产品的可靠性评估中，三次采用抽样仿真方法进行计算，该方法与解析方法相比，更加适用于大型复杂航天产品的可靠性评估，且计算准确性高，易于计算机软件编程实现。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105138770
【申请号】CN201510523193
【发明人】李健, 张桅, 李新波, 刘金燕
【申请人】中国航天标准化研究所
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月24日