CN114386159A - 基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法 - Google Patents

基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法 Download PDF

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Abstract

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。

Description

基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法
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。
本发明实施例的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，通过获取航天器机械产品的任务与功能需求，并根据任务与功能需求构建航天器机械产品的数字化仿真模型；进而根据任务与功能需求确定标称工况，并基于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，得到航天器机械产品在标称工况下的性能数据和仿真分析结果；根据标称工况下的性能数据和仿真分析结果，对数字化仿真模型的准确性进行定量验证；进而在数字化仿真模型的准确性验证通过后，基于航天器机械产品真实工作时的可能工况得到全工况，并基于数字化仿真模型进行全工况仿真分析，得到航天器机械产品在全工况下的仿真分析结果；从而根据全工况下的仿真结果对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。由此，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。
另外，本发明上述的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述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包括：根据所述任务与功能需求确定所述航天器机械产品的全任务剖面和设计方案；根据所述全任务剖面和所述设计方案确定所述航天器机械产品的全工况范围、三维设计模型和影响因子；根据所述全工况范围、所述三维设计模型和所述影响因子构建所述航天器机械产品的数字化仿真模型。
根据本发明的一个实施例，在构建所述航天器机械产品的数字化仿真模型之后，所述基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法还包括：对所述数字化仿真模型的正确性进行检查；其中，在所述数字化仿真模型的正确性检查通过后，执行所述根据所述任务与功能需求确定标称工况的步骤。
根据本发明的一个实施例，所述基于所述数字化仿真模型进行标称工况物理实验，得到所述航天器机械产品在所述标称工况下的性能数据包括：基于所述数字化仿真模型在所述标称工况下进行多次物理实验，得到所述航天器机械产品在所述标称工况下的性能数据。
根据本发明的一个实施例，所述基于所述数字化仿真模型进行标称工况仿真分析，得到所述航天器机械产品在所述标称工况下的仿真分析结果包括：确定所述标称工况下的不确定敏感因子；根据所述标称工况下的不确定敏感因子确定所述标称工况下的仿真模型；对所述标称工况下的仿真模型进行仿真分析，得到所述航天器机械产品在所述标称工况下的仿真分析结果。
根据本发明的一个实施例，所述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包括：确定所述标称工况下的仿真分析结果的概率分布类型；根据所述概率分布类型计算标称工况典型统计特征；基于所述标称工况典型统计特征构建标称工况检验统计量；根据所述标称工况检验统计量和所述标称工况下的性能数据，在给定置信度下进行假设检验分析，以实现对所述数字化仿真模型的准确性进行定量验证。
根据本发明的一个实施例，所述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包括：确定所述全工况下的不确定敏感因子；根据所述全工况下的不确定敏感因子确定全工况下的仿真模型；对所述全工况下的仿真模型进行仿真分析，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。
根据本发明的一个实施例，所述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包括：确定所述全工况下的仿真分析结果的概率分布类型；根据所述概率分布类型计算全工况典型统计特征；基于所述全工况典型统计特征构，计算在给定置信度下的可靠度置信下限值，得到所述可靠性综合评估结果。
根据本发明的一个实施例，所述基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法还包括：判断所述可靠性综合评估结果是否满足给定可靠性指标；如果所述可靠性综合评估结果不满足所述给定可靠性指标，则根据所述全工况下的仿真分析结果，确定需要优化的设计参数，和/或，需要改善的工作环境约束条件，并根据所述需要优化的设计参数，和/或，所述需要改善的工作环境约束条件对所述设计方案进行优化；如果所述可靠性综合评估结果满足所述给定可靠性指标，则进一步判断是否对所述设计方案进行优化，并根据判断结果对所述设计方案进行改进或者结束可靠性测试流程。
根据本发明的一个实施例，所述判断是否对所述设计方案进行优化包括：根据所述可靠性综合评估结果判断所述数字化仿真模型是否存在过设计情况；如果所述数字化仿真模型存在过设计情况，则判定需要对所述设计方案进行优化，并根据所述全工况下的仿真分析结果，确定需要优化的设计参数，根据所述需要优化的设计参数，对所述设计方案进行优化。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明第一实施例的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法的流程图；
图2是本发明第二实施例的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法的流程图；
图3是本发明第三实施例的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法的流程图；
图4是本发明第四实施例的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法的流程图；
图5是本发明第五实施例的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法的流程图；
图6是本发明第六实施例的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法的流程图；
图7是本发明一个实施例的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法的具体实施流程图；
图8是本发明一个实施例的用于实现基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图1-8描述本发明实施例的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法。
在本发明的实施例中，如图8所示，可以通过数字化模型构建与检查模块、标称工况物理实验模块、标称工况仿真分析模块、数字化模型定量验证模块、全工况可靠性系统仿真模块、可靠性综合评价模块和可靠性增长与优化模块实现本发明实施例中的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法。
图1是本发明一个实施例的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法的流程图。
S11，获取航天器机械产品的任务与功能需求，并根据任务与功能需求构建航天器机械产品的数字化仿真模型。
具体地，可以根据航天器机械产品的任务和功能需求，确定航天器机械产品的全工况范围和产品三维设计模型，从而根据构建航天器机械产品的的全工况范围和产品三维设计模型构建数字化仿真模型。
需要说明的是，上述数字化仿真模型为随机化数字仿真模型，即，该模型并不准确，需要对其的正确性进行检查。
进一步地，还可对数字化仿真模型的正确性进行检查。其中，如若数字化仿真模型未通过检查，则修正数字化仿真模型并再次进行检查，直至修正后的数字化仿真模型通过检查；如若数字化仿真模型通过检查，则在数字化仿真模型的正确性检查通过后，执行根据任务与功能需求确定标称工况的步骤。
需要说明的是，上述对数字化仿真模型的正确性进行的检查为定性检查，具体可以为：在所有影响因子标称状态下，开展简单输入的确定性仿真，对仿真模型的模型简化、输入输出关系、量纲设置等进行确定性条件下的分析计算，根据计算结果对仿真模型的正确性进行定性检查。进而在定性检查通过后，执行根据任务与功能需求确定标称工况的步骤，从而对数字化仿真模型的正确性进行定量验证。
作为一个示例，如图7所示，上述步骤S11可以在数字化模型构建与检查模块中进行。
S12，根据任务与功能需求确定标称工况，并基于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，得到航天器机械产品在标称工况下的性能数据和仿真分析结果。
具体地，可以根据航天器机械产品的任务和功能需求对航天器机械产品进行全工况分析，确定标称工况，进而确定标称工况试验条件。由此，可以根据确定的标称工况试验条件基于数字化仿真模型对航天器机械产品进行标称工况物理实验和标称工况仿真试验。作为一个示例，如图7所示，该标称工况识别步骤可以在标称工况物理实验模块中进行。
需要说明的是，上述标称工况需要综合考虑可实施性和经济性，例如可以考虑航天器机械产品初始状态设置、试验环境条件构造、试验持续时间、性能参数测试、是否易于模拟。同时还要尽量恶劣，以充分考核航天器机械产品的极限能力。
进一步地，可以进行标称工况物理实验，以基于数字化仿真模型在标称工况下进行多次物理实验，得到航天器机械产品在标称工况下的性能数据和仿真分析结果。需要说明的是，在标称工况下仅对部分敏感因子进行有限次数的物理实验。作为一个示例，如图7所示，该标称工况物理实验可以在标称工况物理实验模块中进行。
同时，还可进行标称工况仿真试验，得到航天器机械产品在标称工况下的性能数据和仿真分析结果。作为一个示例，如图7所示，该标称工况仿真实验可以在标称工况仿真分析模块中进行。
S13，根据标称工况下的性能数据和仿真分析结果，对数字化仿真模型的准确性进行定量验证。
具体地，可以将上述的标称工况仿真分析结果结合标称工况下的物理实验结果，在给定置信度下进行假设检验分析，从而对数字化仿真模型的准确性进行定量验证。
需要说明的是，如若数字化仿真模型的准确性定量验证未通过，则需对上述数字化仿真模型进行修正，并返回步骤S11，对修正后的数字化仿真模型进行定性检验。
作为一个示例，如图7所示，该步骤S13可以在数字化模型定量验证模块中进行。
S14，在数字化仿真模型的准确性验证通过后，基于航天器机械产品真实工作时的可能工况得到全工况，并基于数字化仿真模型进行全工况仿真分析，得到航天器机械产品在全工况下的仿真分析结果。
作为一个示例，如图7所示，该步骤S14可以在全工况可靠性系统仿真模块中进行。
S15，根据全工况下的仿真结果对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。
具体地，可以确定全工况下仿真结果的概率分布，进而计算全工况统计特性，从而得到基于全工况仿真的可靠性综合评估。
作为一个示例，如图7所示，该步骤S15可以在可靠性综合评价模块中进行。
进一步地，还可判断可靠性综合评估结果是否满足给定可靠性指标；如果可靠性综合评估结果满足给定可靠性指标，则进一步判断是否对设计方案进行优化，如若不需要对设计方案进行改进，则可结束可靠性测试流程。作为一个示例，如图7所示，判断是否满足可靠性指标要求与判断是否需要优化的步骤均可以在可靠性综合评价模块中进行。
可选地，如若可靠性综合评估结果不满足给定可靠性指标，则根据全工况下的仿真分析结果，确定需要优化的设计参数，和/或，需要改善的工作环境约束条件，并根据需要优化的设计参数，和/或，需要改善的工作环境约束条件对设计方案进行优化，从而优化设计方案。由此，可以提高航天器额可靠性。
如若可靠性综合评估结果满足给定可靠性指标但任然需要对设计方案进行改进，则改进设计方案，即，如若确定需要对涉及方案进行改进，则确定需要优化的设计参数，进而根据需要优化的设计参数对设计方案进行优化。例如，可靠性综合评估结果满足给定可靠性指标后，还可根据可靠性综合评估结果判断数字化仿真模型是否存在过设计情况；如果数字化仿真模型存在过设计情况，则判定需要对设计方案进行优化，并根据全工况下的仿真分析结果，确定需要优化的设计参数，根据需要优化的设计参数，对设计方案进行优化。
作为一个示例，如图7所示，上述对设计方案进行优化和/或对工作环境进行改善的步骤可以在可靠性增长与优化模块中进行。
由此，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，提高航天器的可靠性。
需要说明的是，本发明实施例的测试方法，不仅适用于航天器机械产品，同样还可推广适用于其他实际工况无法完全模拟的产品，并对其进行测试。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，上述根据任务与功能需求构建航天器机械产品的数字化仿真模型的流程可以包括：
S21，根据任务与功能需求确定航天器机械产品的全任务剖面和设计方案。
S22，根据全任务剖面和设计方案确定航天器机械产品的全工况范围、三维设计模型和影响因子。
S23，根据全工况范围、三维设计模型和影响因子构建航天器机械产品的数字化仿真模型。
具体地，可以根据航天器机械产品的任务与功能需求确定该航天器机械产品的全任务剖面和设计方案，进而确定航天器机械产品的全工况范围和三维设计模型，同时，识别所有的影响因子，并确定影响因子概率分布类型，从而筛选出主要敏感因子。
由此，可以构建航天器机械产品的数字化仿真模型。其中，上述敏感因子可以是上述影响因子中发生概率较大的因子。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，上述基于数字化仿真模型进行标称工况仿真分析，得到航天器机械产品在标称工况下的仿真分析结果的流程可以包括：
S31，确定标称工况下的不确定敏感因子。
S32，根据标称工况下的不确定敏感因子确定标称工况下的仿真模型。
S33，对标称工况下的仿真模型进行仿真分析，得到航天器机械产品在标称工况下的仿真分析结果。
具体地，可以确定航天器机械产品在标称工况下的不确定敏感因子，进而根据确定的标称工况条件与标称工况下的不确定敏感因子确定标称工况下的仿真模型，从而对标称工况下的仿真模型进行随机化仿真分析，得到航天器机械产品在标称工况下的仿真分析结果，根据该仿真分析结果得到航天器机械产品的产品性能数据，从而为数字化仿真模型的定量验证提供大数据样本。
由此，可以实现对上述数字化仿真模型进行标称工况仿真分析。其中，上述的不确定性敏感因子可以为上述标称工况物理实验中没有涉及的敏感因子。
在本发明的一个实施例中，如图4所示，上述根据标称工况下的性能数据和仿真分析结果，对数字化仿真模型的准确性进行定量验证的流程可以包括：
S41，确定标称工况下的仿真分析结果的概率分布类型。
S42，根据概率分布类型计算标称工况典型统计特征。
S43，基于标称工况典型统计特征构建标称工况检验统计量。
S44，根据标称工况检验统计量和标称工况下的性能数据，在给定置信度下进行假设检验分析，以实现对数字化仿真模型的准确性进行定量验证。
其中，上述标称工况下的性能数据为标称工况物理实验结果。
需要说明的是，由于航天器机械产品在标称工况下的性能数据通常服从正态分布，因此对于上述标称工况检验统计量，可以对其进行正态分布检测，若不能通过正态分布检验，则将其变换为正态分布。作为一个示例，可采用国家标准《数据的统计处理和解释正态性检验》(标准号GB/T 4771-2001)中方法对上述标称工况检验统计量进行正态分布检验，检验的显著性水平通常取5％。若不能通过正态分布检验，则可通过Box G E P和Cox DR 1964年发表于Journal of the Royal Statistical Society的论文An analysis oftransformation中提出的Box-Cox变换方法将其变换为正态分布。
由此，可以实现对数字化仿真模型的准确性进行定量验证。
在本发明的一个实施例中，如图5所示，上述基于数字化仿真模型进行全工况仿真分析，得到航天器机械产品在全工况下的仿真分析结果的流程可以包括：
S51，确定全工况下的不确定敏感因子。
S52，根据全工况下的不确定敏感因子确定全工况下的仿真模型。
S53，对全工况下的仿真模型进行仿真分析，得到航天器机械产品在全工况下的仿真分析结果。
具体地，可以针对航天器机械产品真实工作时所有可能出现的情况，识别全工况条件下所有的不确定敏感因子，并确定该不确定敏感因子的概率分布，进而根据全工况下的不确定敏感因子设置全工况下的仿真分布模型，并开展全工况下随机数字仿真。
由此，可以获取航天器机械产品全工况下工作性能参数的仿真结果。
在本发明的一个实施例中，如图6所示，上述根据全工况下的仿真结果对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的流程可以包括：
S61，确定全工况下的仿真分析结果的概率分布类型。
S62，根据概率分布类型计算全工况典型统计特征。
S63，基于全工况典型统计特征构，计算在给定置信度下的可靠度置信下限值，得到可靠性综合评估结果。
具体地，可以根据提取到的航天器机械产品全工况仿真分析结果，识别并确定概率分布类型，并计算典型统计特性。从而开展全工况可靠性综合评估，获得给定置信度下的可靠度置信下限值，在此基础上与给定的可靠性指标进行对比。
作为一个示例，可以采用概率分布理论开展全工况可靠性综合评估。具体为：对于正态分布性能参数X，若其容许的分布区间为(xL,x1U)，即xL<X<x1U时认为航天器机械产品工作正常，反之认为失效，则航天器机械产品的可靠度可以表示为R＝P{xL<X<x1U}。假设通过n次全工况可靠性系统仿真得到的性能数据xi(i＝1,2,…,n)，则其可靠性系数为
Figure BDA0002735308600000081
其中，仿真得到的性能参数均值
Figure BDA0002735308600000082
与标准差s分别为
Figure BDA0002735308600000083
因此，对于给定的置信度γ，航天器机械产品的全工况可靠度单侧置信下限RL，可根据随机仿真次数n，置信度γ，可靠性系数KL和KU，由国家标准《正态分布完全样本可靠度置信下限》(标准号GB/T 4885-2009)得到。其中，上述航天器机械产品可靠性评价的置信度γ可以取为0.7。
需要说明的是，由于航天器机械产品全工况性能参数通常服从正态分布，因此对于上述全工况下的仿真分析结果，可以对其进行正态分布检测，若不能通过正态分布检验，则将其变换为正态分布。作为一个示例，可以采用国家标准《数据的统计处理和解释正态性检验》(标准号GB/T 4881-2001)中方法对上述全工况下的仿真分析结果进行正态分布检验，检验的显著性水平通常取5％。若不能通过正态分布检验，则可通过Box G E P和Cox DR 1964年发表于Journal of the Royal Statistical Society的论文An analysis oftransformation中提出的Box-Cox变换方法将其变换为正态分布。
由此，可以实现对航天器机械产品的可靠性在全工况下进行综合评估。
综上，本发明实施例的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，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，提高航天器的可靠性。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，其特征在于，所述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，包括：
根据所述任务与功能需求确定所述航天器机械产品的全任务剖面和设计方案；
根据所述全任务剖面和所述设计方案确定所述航天器机械产品的全工况范围、三维设计模型和影响因子；
根据所述全工况范围、所述三维设计模型和所述影响因子构建所述航天器机械产品的数字化仿真模型。
3.根据权利要求1或2所述的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，其特征在于，在构建所述航天器机械产品的数字化仿真模型之后，所述方法还包括：
对所述数字化仿真模型的正确性进行检查；
其中，在所述数字化仿真模型的正确性检查通过后，执行所述根据所述任务与功能需求确定标称工况的步骤。
4.根据权利要求1所述的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，其特征在于，基于所述数字化仿真模型进行标称工况物理实验，得到所述航天器机械产品在所述标称工况下的性能数据，包括：
基于所述数字化仿真模型在所述标称工况下进行多次物理实验，得到所述航天器机械产品在所述标称工况下的性能数据。
5.根据权利要求1所述的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，其特征在于，基于所述数字化仿真模型进行标称工况仿真分析，得到所述航天器机械产品在所述标称工况下的仿真分析结果，包括：
确定所述标称工况下的不确定敏感因子；
根据所述标称工况下的不确定敏感因子确定所述标称工况下的仿真模型；
对所述标称工况下的仿真模型进行仿真分析，得到所述航天器机械产品在所述标称工况下的仿真分析结果。
6.根据权利要求1所述的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，其特征在于，所述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，包括：
确定所述标称工况下的仿真分析结果的概率分布类型；
根据所述概率分布类型计算标称工况典型统计特征；
基于所述标称工况典型统计特征构建标称工况检验统计量；
根据所述标称工况检验统计量和所述标称工况下的性能数据，在给定置信度下进行假设检验分析，以实现对所述数字化仿真模型的准确性进行定量验证。
7.根据权利要求1所述的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，其特征在于，所述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，包括：
确定所述全工况下的不确定敏感因子；
根据所述全工况下的不确定敏感因子确定全工况下的仿真模型；
对所述全工况下的仿真模型进行仿真分析，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。
8.根据权利要求1所述的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，其特征在于，所述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，包括：
确定所述全工况下的仿真分析结果的概率分布类型；
根据所述概率分布类型计算全工况典型统计特征；
基于所述全工况典型统计特征构，计算在给定置信度下的可靠度置信下限值，得到所述可靠性综合评估结果。
9.根据权利要求2所述的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断所述可靠性综合评估结果是否满足给定可靠性指标；
如果所述可靠性综合评估结果不满足所述给定可靠性指标，则根据所述全工况下的仿真分析结果，确定需要优化的设计参数，和/或，需要改善的工作环境约束条件，并根据所述需要优化的设计参数，和/或，所述需要改善的工作环境约束条件对所述设计方案进行优化；
如果所述可靠性综合评估结果满足所述给定可靠性指标，则进一步判断是否对所述设计方案进行优化，并根据判断结果对所述设计方案进行改进或者结束可靠性测试流程。
10.根据权利要求9所述的基于数字仿真的航天器机械产品可靠性测试方法，其特征在于，所述判断是否对所述设计方案进行优化，包括：
根据所述可靠性综合评估结果判断所述数字化仿真模型是否存在过设计情况；
如果所述数字化仿真模型存在过设计情况，则判定需要对所述设计方案进行优化，并根据所述全工况下的仿真分析结果，确定需要优化的设计参数，根据所述需要优化的设计参数，对所述设计方案进行优化。
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