CN113125888B - 基于故障行为的航空机电产品加速寿命试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于故障行为的航空机电产品加速寿命试验方法，其包括如下步骤，建立航空机电产品的故障行为模型、确定敏感应力、基于关键加速模型及故障行为仿真模型预计加速因子、基于关键加速模型及故障行为仿真优化加速试验剖面、基于确定的加速试验剖面，开展加速寿命试验，获得性能退化数据和零件损伤数据、以及针对航空机电产品进行寿命评估。本发明通过对机电航空机电产品的关键寿命件进行加速规律研究，故障模式较为简单、样本量更加充分的底层部件能够建立更为准确的加速模型；而且，利用航空机电产品的故障行为模型进行加速因子计算与加速剖面设计，可以充分考虑各关键件损伤对航空机电产品故障行为的综合影响，实现寿命评估。

Description

基于故障行为的航空机电产品加速寿命试验方法

技术领域

本发明涉及一种机电航空机电产品可靠性与寿命预测领域，尤其涉及一种面向航空机电产品的、基于故障行为加速寿命试验方法。

背景技术

随着航空机电产品可靠性要求越来越高，机电航空机电产品的寿命往往高达数千甚至上万小时，依靠传统的寿命试验方法，无论是从试验成本还是试验周期上，工程中往往都难以承受，而且小样本条件下长寿命航空机电产品的验证问题日益突出。

由于高新技术在装备研制中的不断应用，航空机电产品研制周期越来越短，航空机电产品的设计方和使用方都需要采用加速寿命试验的方式在较短的试验时间内实现对航空机电产品寿命指标的考核评估。航空机电产品设计涵盖了机械、控制、液压等多学科的综合因素，航空机电产品功能结构十分复杂，航空机电产品使用环境涉及多种应力，航空机电产品故障特征也具有新的特点，现阶段机电航空机电产品的加速寿命试验方法主要存在以下三个方面问题：

(1)机电航空机电产品时变特性和多状态特征更为突出，零件性能退化规律复杂，失效原因难以判定；

(2)机电航空机电产品通常在复杂载荷历程下服役，零件之间多种失效机理、多种失效模式并存且存在相互作用及竞争关系；

(3)现有方法无论是恒定应力法、步进应力法等基于失效统计的试验设计方法，还是基于故障物理评估加速因子的试验设计方法，都难以在小样本下对航空机电产品的复杂故障行为进行描述与验证，导致加速因子及寿命评估的准确性难以保证。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出一种基于故障行为的机电航空机电产品加速试验设计与评估方法，将零组件加速规律代入到机电航空机电产品故障行为模型中，基于加速应力对航空机电产品整体性能退化的影响预测加速因子，实现对加速因子的精确预测，且更易于对加速因子进行验证。

针对传统加速寿命试验方法准确度低、对样本量要求较高的问题，本发明提供一种基于故障行为的航空机电产品加速寿命试验方法，其包括如下步骤，建立航空机电产品的故障行为模型、确定敏感应力、基于关键加速模型及故障行为仿真模型预计加速因子、基于关键加速模型及故障行为仿真优化加速试验剖面、基于确定的加速试验剖面，开展加速寿命试验，获得性能退化数据和零件损伤数据、针对航空机电产品进行寿命评估等。

本发明提供一种基于故障行为的航空机电产品加速寿命试验方法，其包括如下步骤：

S1，建立航空机电产品的故障行为模型，通过可靠性仿真分析航空机电产品的各零件耗损退化对航空机电产品关键性能的影响，基于敏感性分析结果确定导致航空机电产品性能退化的关键参数；

S2，确定敏感应力，基于可靠性仿真分析得到的航空机电产品性能退化的关键参数，建立各关键参数与零件失效机理的映射关系，进而确定航空机电产品关键件及各关航空机电产品关键件的主失效机理因素，并将能导致所述主失效机理因素发生的应力类型作为敏感应力；

S3，基于关键加速模型及故障行为仿真模型预计加速因子，将航空机电产品的零组件级的加速规律代入到故障行为模型中，基于加速应力对航空机电产品整体性能退化的影响，确定航空机电产品的预计加速因子；

S4，优化加速试验剖面，考虑各加速应力的加速效果以及试验加载条件，选择加速应力类型，通过开展步进应力试验确定各加速应力的应力极限，基于故障行为模型迭代仿真开展加速试验剖面的优化，在优化加速试验剖面时，保证航空机电产品故障模式与试验条件下的故障模式一致；

S5，基于确定的加速试验剖面，开展加速寿命试验，获得性能退化数据和零件损伤数据；

S6，针对航空机电产品进行寿命评估，具体包括：

S61,基于失效数据或性能退化数据评估航空机电产品寿命；

S62,对失效一致性的检验，验证应力提高后航空机电产品的失效模式是否发生变化；

S63,对加速因子准确性的验证，通过航空机电产品的零件损伤及性能退化规律的对比进行验证。

可优选的是，在所述步骤S1建立航空机电产品的故障行为模型中，通过仿真分析各零件耗损退化对航空机电产品关键性能的影响，基于敏感性分析结果确定导致航空机电产品性能退化的关键参数，具体步骤如下：

S11,航空机电产品的故障行为模型遵循单元化、自底向上建模，即系统按一定的原则进行单元化分解，再由各子单元组合成系统模型；在不同层级完成性能建模后，需要开展模型验证，即根据试验数据、理论分析和样本数据对性能仿真数据结果进行验证，要求仿真指标与测试数据之间的相对误差控制在允许范围内；

S12,通过故障注入的方式依次将航空机电产品所有基础单元的性能表征参数随运行时间变化的数据输入航空机电产品的故障行为模型中，仿真分析得到航空机电产品的性能输出参数；

S13,对仿真分析得到的航空机电产品性能参数，按照敏感度进行排序，选取敏感度最高的性能参数为所述基础单元性能退化对性能影响的最终值；对不同基础单元多次仿真分析得到的敏感航空机电产品性能参数按照组成进行分类，并确定航空机电产品的关键性能参数集合。

可优选的是，在所述步骤S2确定敏感应力中，具体实施步骤为：

S21,对由可靠性仿真分析得到的航空机电产品关键性能参数集合中每个关键性能参数对应的零组件，按照其对航空机电产品性能影响的程度进行排序，选取敏感度较高的零组件为关键零组件；

S22,针对航空机电产品关键零组件的主要失效机理分析，以航空机电产品的寿命参数为指标要求，通过分析航空机电产品的工作原理、工作特性、工作载荷和环境应力，结合历史数据，分析确定航空机电产品在寿命期内潜在的、具有耗损特征的故障模式与故障机理，及对应的工作应力或环境应力；

S23,依据关键零组件分析结果及关键性能参数集合，建立各参数与零件失效机理的映射关系。

可优选的是，在所述步骤S3确定敏感应力中，具体步骤如下：

S31,通过设计某一应力水平下零组件试验或基于历史数据建立各关键件的耗损退化规律，零组件试验加载的应力大于航空机电产品工作载荷下所述零件受到的应力，以缩短数据获取的周期；

S32,基于加速模型外推各关键件在多个应力水平下的耗损退化规律；

S33,将各关键件在各应力水平下的耗损退化规律代入航空机电产品故障行为模型，计算航空机电产品在常规载荷下的关键性能达到退化量阈值的工作时间与加大应力后达到相同退化量所需工作时间之间的比值，即为加速因子；通过仿真预计加速因子，得到不同加速应力对航空机电产品性能退化的加速效果。

可优选的是，在步骤S4的优化加速试验剖面中，具体步骤如下：

S41,加速应力类型的确定：确定合适的加速应力类型，需要考虑的影响因素包括加速规律能否建模、加速应力的加速效果和试验加载条件，基于所述影响因素，给出确定加速应力类型的原则包括：①加速应力对关键故障行为的影响规律是单调且易于建模的；②加速应力对航空机电产品关键故障行为有显著的加速效果，各类应力的加速效果由加速因子预计结果进行量化确定；③依据试验条件，保证用于加速的各个应力易于施加，所述试验条件包括在试验过程应能够施加综合应力条件和具有裕量能够提高的应力量值；

S42,加速应力极限值的确定：在进行加速寿命试验方案设计之前，需要确定航空机电产品加速应力的工作极限和破坏极限，通过步进应力试验做出航空机电产品的加速应力破坏限值，试验开始时将试样置于一定应力水平下进行试验，试验进行到一定时刻后提高应力水平继续试验，直到有一定数量的样品失效停止试验；同时分析试样的失效模式，如果和航空机电产品在实际运行工况下的失效模式一致，所述最大应力就是极限应力；

S43,基于故障行为的加速剖面优化设计：首先，选取加速因子为优化目标；其次，确定优化参数，选取的优化参数包括应力类型、应力量值及应力量值占比，限制条件即为所述确定的加速应力类型及加速应力限值；最后，采用抽样仿真方法完成加速剖面的优化。

可优选的是，在所述步骤S5加速寿命试验评估，具体实施步骤如下：

S51,对航空机电产品寿命评估：按照基于故障行为的加速寿命试验方法，试验完成后获得的数据包括航空机电产品的性能退化监测数据、零件的损伤累积检测数据、以及航空机电产品失效数据；按照数据类型的不同，加速应力下的寿命评估过程包括基于退化数据的寿命评估，以及基于失效数据的寿命评估；基于退化数据的寿命评估主要是应用退化数据构建航空机电产品的性能退化规律模型，结合失效阈值完成航空机电产品寿命的评估，对于单一性能参数的退化能采用线性、指数和幂函数进行拟合建模，对于多性能参数的退化采用分别进行单一性能参数的退化建模，然后选取预测的寿命最小值为最终的评估结果；基于失效数据的寿命评估通过对失效数据进行分布拟合，在一定置信度下给出寿命评估结果，选取的分布类型包括正态分布、对数正态分布和维尔布分布；

S52,失效一致性的检验：针对加速应力条件下和常规应力条件下的失效数据进行统计分布分析，确定其分布类型是否一致，按照分布类型分为威布尔分布检验和正态分布检验；

S53,加速因子准确性的验证：包括基于关键件损伤的加速试验有效性验证和基于性能退化量的加速试验有效性验证，关键件损伤的加速试验有效性验证需要根据关键寿命件进行失效分析，确定其失效机理是否与加速试验设计方案中保持一致，失效分析手段包括目视检查、宏观损伤检测、微观损伤检测和物理性能检测；基于性能退化量的验证是指加速试验的评估精度高于给定的要求值，通过对比加速寿命试验评估结果和常规寿命试验结果进行度量。

进一步，在步骤S22中，航空机电产品的寿命参数包括工作寿命和日历寿命。

本发明的特点和有益效果是：

本发明的基于故障行为的航空机电产品加速寿命试验方法，主要解决两个方面的问题，一是对机电航空机电产品的关键寿命件进行加速规律研究，故障模式较为简单、样本量更加充分的底层部件往往可以建立更为准确的加速模型；二是利用航空机电产品的故障行为模型进行加速因子计算与加速剖面设计，相对于传统加速试验中的各零件独立竞争失效假设，可以充分考虑各关键件损伤对航空机电产品故障行为的综合影响，实现更准确的加速因子计算与寿命评估。

附图说明

图1是本发明基于故障行为的航空机电产品加速寿命试验流程的示意图；

图2是本发明航空机电产品主失效机理分析流程的示意图；

图3是本发明基于Monte-Car lo抽样仿真方法的航空机电产品加速因子优化流程的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。

如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“上”、“下”及其类似表述仅用于表示相对物体之间的位置关系。术语“第一”、“第二”及其类似表述仅用于表示不同的技术特征，并无实质含义。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现阐述本发明的具体实施方式。

针对传统加速寿命试验设计方法存在的不足，本发明提供一种基于故障行为的机电航空机电产品加速试验设计与评估方法，包括如下步骤：

S1，建立航空机电产品的故障行为模型，通过仿真重点分析各零件耗损退化对航空机电产品关键性能的影响，基于敏感性分析结果确定导致航空机电产品性能退化的关键参数；

S2，基于可靠性仿真分析得到的关键参数，建立各参数与零件失效机理的映射关系，进而确定航空机电产品关键件及各关键件的主失效机理因素，并将可能导致这些主失效机理因素发生的应力类型作为敏感应力；

S3，将零组件级的加速规律代入到故障行为模型中，基于加速应力对航空机电产品整体性能退化的影响，预计航空机电产品整体的加速因子；

S4，综合考虑各加速应力的加速效果以及试验加载条件，选择合适的加速应力类型，通过开展步进应力试验确定各加速应力的应力极限，最后基于故障行为模型迭代仿真开展综合加速剖面的优化设计，在设计综合加速剖面时，既要尽可能地提高加速因子以保证较高的试验效率，也需要保证加速剖面对各关键性能的加速效果尽可能接近，从而保证航空机电产品故障模式与常规试验条件下一致；

S5，基于确定的加速试验剖面，制定试验大纲，开展加速寿命试验，对性能退化数据、零件损伤数据等进行记录；

S6，开展试验结束后的寿命评估，包括三个方面内容：一是对航空机电产品寿命的评估，基于失效数据或性能退化数据评估航空机电产品寿命；二是对失效一致性的检验，验证应力提高后航空机电产品的失效模式未发生显著变化；三是对加速因子准确性的验证，通过零件损伤及性能退化规律的对比进行验证。

通过仿真重点分析各零件耗损退化对航空机电产品关键性能的影响，基于敏感性分析结果确定导致航空机电产品性能退化的关键参数。具体步骤如下：

1)航空机电产品的故障行为模型遵循单元化、自底向上的建模思想，即系统按一定的原则进行单元化分解，再由各子单元组合成系统模型。需要指出的是，在不同层级完成性能建模后，需要开展模型验证，即根据试验数据、理论分析、样本数据对性能仿真数据结果进行验证，要求仿真指标与测试数据之间的相对误差控制在允许范围内；

2)通过故障注入的方式依次将航空机电产品所有基础单元的性能表征参数随运行时间变化的数据输入航空机电产品的故障行为模型中，仿真分析得到航空机电产品的性能输出参数；

3)对仿真分析得到的航空机电产品性能参数，按照敏感度进行排序，选取敏感度最高的性能参数为该基础单元性能退化对航空机电产品性能影响的最终值。对不同基础单元多次仿真分析得到的敏感航空机电产品性能参数按照组成进行分类，最终确定航空机电产品的关键性能参数集合。

基于可靠性仿真分析得到的关键参数，建立各参数与零件失效机理的映射关系，进而确定航空机电产品关键件及各关键件的主失效机理因素，并将可能导致这些主失效机理因素发生的应力类型作为敏感应力。具体实施步骤为：

1)对由可靠性仿真分析得到的航空机电产品关键性能参数集合中每个关键性能参数对应的零组件按照其对航空机电产品性能影响的程度进行排序，选取敏感度较高的零组件为关键零组件；

2)开展航空机电产品关键零组件的主要失效机理分析，以航空机电产品的寿命参数，例如工作寿命、日历寿命为指标要求，通过分析航空机电产品的工作原理、工作特性和实际使用工况(包括工作载荷和环境应力)，结合历史数据(包括相似航空机电产品以往内、外场数据)，初步分析确定航空机电产品在寿命期内可能潜在的故障模式与故障机理(含耗损特征)，及其对应的工作应力或环境应力。

航空机电产品主失效机理分析流程如图2所示，通过该工作可以确定产品各种潜在的故障模式及故障机理，并进行综合影响排序以确定主故障机理及其对应的敏感应力和特征参数。具体步骤包括：1)明确产品功能结构、工作原理及工作特性；2)确定潜在故障模式，找出产品所有可能出现的故障模式；3)确定潜在故障影响，找出产品每个可能故障模式对产品功能、性能及结构参数的影响；4)确定潜在故障原因和敏感应力，分析每个故障模式产生的原因，确定敏感应力类型及作用方式；5)确定潜在故障机理，根据载荷类型及作用方式，确定每一种故障模式对应的机理是过应力型还是耗损型；6)确定故障发生频度，根据产品工程经验和相似产品的内外场数据，定性给出各个故障模式及机理发生频度；7)确定严酷度等级，由设计人员根据工程经验给出故障模式影响的严重程度确定；8)确定综合影响等级，根据故障发生频度和严酷度等级确定综合影响程度，并针对影响程度在中等及以上的机理在后续强化及寿命试验中必须进行重点监测，明确监测参数类型；9)填写故障模式与机理分析结果汇总表。

3)依据关键零组件分析结果及关键性能参数集合，建立各参数与零件失效机理的映射关系。

将零组件级的加速规律代入到故障行为模型中，基于加速应力对航空机电产品整体性能退化的影响，预计航空机电产品整体的加速因子。具体步骤如下：

1)通过设计某一应力水平下零组件试验或基于历史数据建立各关键件的耗损退化规律，零组件试验加载的应力通常大于航空机电产品常规工作载荷下该零件受到的应力，以缩短数据获取的周期；

2)基于加速模型外推各关键件在多个应力水平下的耗损退化规律；

3)将各关键件在各应力水平下的耗损退化规律代入航空机电产品故障行为模型，计算航空机电产品在常规载荷谱下的关键性能达到退化量阈值的工作时间与加大应力后达到相同退化量所需工作时间之间的比值，即为加速因子。通过仿真预计加速因子，可以得到不同加速应力对航空机电产品性能退化的加速效果。

综合考虑各加速应力的加速效果以及试验加载条件，选择合适的加速应力类型，通过开展步进应力试验确定各加速应力的应力极限，最后基于故障行为模型迭代仿真开展综合加速剖面的优化设计。具体步骤如下：

1)加速应力类型的确定：确定合适的加速应力类型，需要考虑的影响因素主要包括加速规律能否建模、加速应力的加速效果、试验加载条件等，基于这些影响因素，给出确定加速应力类型的原则包括：①加速应力对关键故障行为的影响规律是单调且易于建模的；②加速应力对航空机电产品关键故障行为有显著的加速效果，各类应力的加速效果由加速因子预计结果进行量化确定；③依据试验室条件，保证用于加速的各个应力易于施加，包括两个方面：一是在试验过程应能够施加综合应力条件，二是应力量值有足够的裕量能够提高；

2)加速应力极限值的确定：在进行加速寿命试验方案设计之前，需要确定航空机电产品加速应力的工作极限和破坏极限，可以通过步进应力试验做出航空机电产品的加速应力破坏限值，试验开始时将试样置于一定应力水平(该应力水平高于正常应力水平)下进行试验，试验进行到一定时刻后提高应力水平继续试验，直到有一定数量的样品失效才停止试验。同时分析试样的失效模式，如果和航空机电产品在实际运行工况下的失效模式一致，该最大应力就是极限应力；

3)基于故障行为的加速剖面优化设计：首先确定加速效率尽可能高为目标，一般选取加速因子为优化目标；其次确定优化参数，一般选取的优化参数包括应力类型、应力量值及应力量值占比，限制条件即为前文确定的加速应力类型及加速应力限值；最后采用选用基于Monte-Car lo的抽样仿真方法完成加速剖面的优化。

加速剖面优化目标中加速因子、试验周期的求解过程需要调用故障行为模型，对于复杂航空机电产品来说通常需要借助仿真工具求解，因此加速剖面优化的求解选用基于Monte-Car lo的抽样仿真方法进行，具体优化流程如图3所示，主要步骤如下：1)确定加速剖面的应力类型，设定相应的应力量值范围以及应力占比范围；2)假设应力参数分布取均匀分布，设定抽样步长；3)在设定范围内对应力量值与应力占比进行抽样；4)调用故障行为模型计算不同条件下的加速效率以及加速因子的方差；5)重复开展仿真至设定的次数，输出得到的最优剖面。在开展加速剖面优化时，需要注意以下两点，一是优化求解时需要同时考虑加速应力极限、试验设备最大承载能力等限制条件，二是当故障行为模型较为复杂时，求解过程会变得缓慢，此时可以在设定应力类型、应力取值范围时充分考虑历史经验，缩减抽样范围，降低计算量。

在加速寿命试验评估，一是对航空机电产品寿命的评估，基于失效数据或性能退化数据评估航空机电产品寿命；二是对失效一致性的检验，验证应力提高后航空机电产品的失效模式未发生显著变化；三是对加速因子准确性的验证，通过零件损伤及性能退化规律的对比进行验证。具体实施步骤如下：

1)对航空机电产品寿命的评估：按照基于故障行为的加速寿命试验方法，试验完成后可以获得的数据包括航空机电产品的性能退化监测数据、零件的损伤累积检测数据、以及航空机电产品失效数据。按照数据类型的不同，加速应力下的寿命评估过程包括基于退化数据的寿命评估，以及基于失效数据的寿命评估。基于退化数据的寿命评估主要是应用退化数据构建航空机电产品的性能退化规律模型，结合失效阈值完成航空机电产品寿命的评估，对于单一性能参数的退化可以采用线性、指数、幂函数等进行拟合建模，对于多性能参数的退化可以采用分别进行单一性能参数的退化建模，然后选取预测的寿命最小值为最终的评估结果；基于失效数据的寿命评估一般通过对失效数据进行分布拟合，在一定置信度下给出寿命评估结果，一般选取的分布类型包括正态分布、对数正态分布、Weibu l l分布等。

2)失效一致性的检验：主要针对加速应力条件下和常规应力条件下的失效数据进行统计分布分析，确定其分布类型是否一致，按照分布类型可以分为威布尔分布检验、正态分布检验等

3)加速因子准确性的验证：验证方法包括基于关键件损伤的加速试验有效性验证和基于性能退化量的加速试验有效性验证。前者是指为了验证加速试验结果的有效性，需要根据关键寿命件进行失效分析，确定其失效机理是否与加速试验设计方案中保持一致，失效分析手段包括目视检查、宏观损伤检测、微观损伤检测、物理性能检测等；基于性能退化量的验证是指加速试验的评估精度不低于给定的要求值，一般通过对比加速寿命试验评估结果和常规寿命试验结果进行度量。

本发明提供的基于故障行为的机电航空机电产品加速试验设计与评估方法，对比现有的技术，具有如下技术优势：

1、基于故障行为模型可以实现各零件耗损退化对航空机电产品关键性能的影响分析，通过敏感性分析可以确定导致航空机电产品性能退化的关键参数。

2、基于可靠性仿真分析得到的关键参数，可以建立各参数与零件失效机理的映射关系，进而确定航空机电产品关键件及各关键件的主失效机理因素及其敏感应力。

3、基于故障行为模型实现关键零组件性能退化规律对航空机电产品整体性能退化的影响分析，预计航空机电产品整体的加速因子。

通过综合考虑各加速应力的加速效果，选择合适的加速应力类型，通过开展步进应力试验确定各加速应力的应力极限，最后基于故障行为模型迭代仿真开展综合加速剖面的优化设计，在尽可能地提高加速因子以保证较高的试验效率的同时，保证了加速剖面对各关键性能的加速效果尽可能接近，从而保证航空机电产品故障模式与常规试验条件下一致。

而且，本发明方法相对于现有技术而言，具有以下几个方面的区别：

首先，适用的产品类型不同，本发明的方法适用于航空机电产品，与现有技术经常研究的电子产品相比，失效机理更为复杂，相应的加速因子计算方式也有很大区别；

其次，故障行为的计算方式不同。本发明方法通过基于故障行为可靠性仿真的方式计算加速因子，现有技术方法通常通过故障累计损伤的方式进行计算；

再者，加速剖面的确定方法不同。本方法通过对敏感因素的蒙特卡洛抽样进行加速剖面优化，现有技术方法通常通直接根据零组件的耦合机理确定加速剖面，难以进行进一步优化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于故障行为的航空机电产品加速寿命试验方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1，建立航空机电产品的故障行为模型，通过可靠性仿真分析航空机电产品的各零件耗损退化对航空机电产品关键性能的影响，基于敏感性分析结果确定导致航空机电产品性能退化的关键性能参数集合；

S2，确定敏感应力，基于可靠性仿真分析得到的航空机电产品性能退化的关键性能参数集合，建立各关键参数与零组件失效机理的映射关系，进而确定航空机电产品关键件及各航空机电产品关键件的主失效机理因素，并将能导致所述主失效机理因素发生的应力类型作为敏感应力；

在所述步骤S2确定敏感应力中，具体实施步骤为：

S21,对由可靠性仿真分析得到的导致航空机电产品性能退化的关键性能参数集合中每个关键性能参数对应的零组件，按照其对航空机电产品性能影响的程度进行排序，选取敏感度较高的零组件为关键零组件；

S22,针对航空机电产品关键零组件的主要失效机理分析，以航空机电产品的寿命参数为指标要求，通过分析航空机电产品的工作原理、工作特性、工作载荷和环境应力，结合历史数据，分析确定航空机电产品在寿命期内潜在的、具有耗损特征的故障模式与故障机理，及对应的工作应力或环境应力；

S23,依据关键零组件分析结果及关键性能参数集合，建立各参数与零组件失效机理的映射关系；

S3，基于关键加速模型及故障行为模型预计加速因子，将航空机电产品的零组件级的加速规律代入到故障行为模型中，基于加速应力对航空机电产品整体性能退化的影响，确定航空机电产品的预计加速因子；

S4，优化加速试验剖面，考虑各加速应力的加速效果以及试验加载条件，选择加速应力类型，通过开展步进应力试验确定各加速应力的应力极限，基于故障行为模型迭代仿真开展加速试验剖面的优化，在优化加速试验剖面时，保证航空机电产品故障模式与试验条件下的故障模式一致；

S5，基于确定的加速试验剖面，开展加速寿命试验，获得性能退化数据和零件损伤数据；

在所述步骤S5加速寿命试验评估中，具体实施步骤如下：

S51,对航空机电产品寿命评估：按照基于故障行为的加速寿命试验方法，试验完成后获得的数据包括航空机电产品的性能退化监测数据、零件的损伤累积检测数据、以及航空机电产品失效数据；按照数据类型的不同，加速应力下的寿命评估过程包括基于退化数据的寿命评估，以及基于失效数据的寿命评估；基于退化数据的寿命评估是应用退化数据构建航空机电产品的性能退化规律模型，结合失效阈值完成航空机电产品寿命的评估，对于单一性能参数的退化能采用线性、指数和幂函数进行拟合建模，对于多性能参数的退化采用分别进行单一性能参数的退化建模，然后选取预测的寿命最小值为最终的评估结果；基于失效数据的寿命评估通过对失效数据进行分布拟合，在一定置信度下给出寿命评估结果，选取的分布类型包括正态分布、对数正态分布和威布尔分布；

S52,失效一致性的检验：针对加速应力条件下和常规应力条件下的失效数据进行统计分布分析，确定其分布类型是否一致，按照分布类型分为威布尔分布检验和正态分布检验；

S53,加速因子准确性的验证：包括基于关键件损伤的加速试验有效性验证和基于性能退化量的加速试验有效性验证，关键件损伤的加速试验有效性验证需要根据关键寿命件进行失效分析，确定其失效机理是否与加速试验设计方案中保持一致，失效分析手段包括目视检查、宏观损伤检测、微观损伤检测和物理性能检测；基于性能退化量的验证是指加速试验的评估精度高于给定的要求值，通过对比加速寿命试验评估结果和常规寿命试验结果进行度量；

S6，针对航空机电产品进行寿命评估，具体寿命评估包括：

S61,基于失效数据或性能退化数据评估航空机电产品寿命；

S62,对失效一致性的检验，验证应力提高后航空机电产品的失效模式是否发生变化；

S63,对加速因子准确性的验证，通过航空机电产品的零件损伤及性能退化规律的对比进行验证。

2.如权利要求1所述的基于故障行为的航空机电产品加速寿命试验方法，其特征在于，在所述步骤S1建立航空机电产品的故障行为模型中，通过仿真分析各零件耗损退化对航空机电产品关键性能的影响，基于敏感性分析结果确定导致航空机电产品性能退化的关键性能参数集合，具体步骤如下：

S11,航空机电产品的故障行为模型遵循单元化、自底向上建模，即系统按一定的原则进行单元化分解，再由各子单元组合成系统模型；在不同层级完成性能建模后，需要开展模型验证，即根据试验数据、理论分析和样本数据对性能仿真数据结果进行验证，要求仿真指标与测试数据之间的相对误差控制在允许范围内；

S12,通过故障注入的方式依次将航空机电产品所有基础单元的性能表征参数随运行时间变化的数据输入航空机电产品的故障行为模型中，仿真分析得到航空机电产品性能参数；

S13,对仿真分析得到的航空机电产品性能参数，按照敏感度进行排序，选取敏感度最高的性能参数为所述基础单元性能退化对性能影响的最终值；对不同基础单元多次仿真分析得到的敏感航空机电产品性能参数按照组成进行分类，并确定导致航空机电产品性能退化的关键性能参数集合。

3.如权利要求1所述的基于故障行为的航空机电产品加速寿命试验方法，其特征在于，在所述步骤S3确定航空机电产品的预计加速因子中，具体步骤如下：

S31,通过设计某一应力水平下零组件试验或基于历史数据建立各关键件的耗损退化规律，零组件试验加载的应力大于航空机电产品工作载荷下所述零组件受到的应力，以缩短数据获取的周期；

S32,基于加速模型外推各关键件在多个应力水平下的耗损退化规律；

S33,将各关键件在各应力水平下的耗损退化规律代入航空机电产品故障行为模型，计算航空机电产品在常规载荷下的关键性能达到退化量阈值的工作时间与加大应力后达到相同退化量所需工作时间之间的比值，即为加速因子；通过仿真预计加速因子，得到不同加速应力对航空机电产品性能退化的加速效果。

4.如权利要求3所述的基于故障行为的航空机电产品加速寿命试验方法，其特征在于，在步骤S4的优化加速试验剖面中，具体步骤如下：

S41,加速应力类型的确定：确定合适的加速应力类型，需要考虑的影响因素包括加速规律能否建模、加速应力的加速效果和试验加载条件，基于所述影响因素，给出确定加速应力类型的原则包括：①加速应力对关键故障行为的影响规律是单调且易于建模的；②加速应力对航空机电产品关键故障行为有显著的加速效果，各类应力的加速效果由加速因子预计结果进行量化确定；③依据试验条件，保证用于加速的各个应力易于施加，所述试验条件包括在试验过程应能够施加综合应力条件和具有裕量能够提高的应力量值；

S42,加速应力极限值的确定：在进行加速寿命试验方案设计之前，需要确定航空机电产品加速应力的工作极限和破坏极限，通过步进应力试验做出航空机电产品的加速应力破坏限值，试验开始时将试样置于一定应力水平下进行试验，试验进行到一定时刻后提高应力水平继续试验，直到有一定数量的样品失效停止试验；同时分析试样的失效模式，如果和航空机电产品在实际运行工况下的失效模式一致，最大应力就是极限应力；

S43,基于故障行为的加速剖面优化设计：首先，选取加速因子为优化目标；其次，确定优化参数，选取的优化参数包括应力类型、应力量值及应力量值占比，限制条件即为所述确定的加速应力类型及加速应力限值；最后，采用抽样仿真方法完成加速剖面的优化。

5.如权利要求1所述的基于故障行为的航空机电产品加速寿命试验方法，其特征在于，在步骤S22中，航空机电产品的寿命参数包括工作寿命和日历寿命。

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