题目：动载荷条件下机电单元的可靠性建模

机电单元的可靠性建模是机电系统可靠性分析的基础，在系统可靠性分析时，相比对单元故障进行随机抽样的方法，基于故障机理模型的单元可靠性建模可更准确地表征单元故障。机电系统的运行呈动态特性，使得其内部单元承受的载荷也呈动态变化，然而故障机理模型中与载荷相关的输入参数须为恒定的应力值，因此基于故障机理模型的单元可靠性建模需要解决如何获取载荷、如何得到应力以及如何将动态应力应用于故障机理模型的问题。 本文通过建立机电单元的故障机理模型库和总结动载荷的转化方法，为动载荷条件下利用故障机理模型进行可靠性建模提供方法支持；在此基础上提出了机电单元可靠性建模的通用流程；并以典型机电产品的单元为案例研究对象，通过功能仿真获取外载荷和物理仿真获取内应力相结合的方法进行可靠性建模，验证了流程的可行性。 首先，收集了机电单元相关的故障机理和故障机理模型信息，通过将这些信息的属性分为故障机理、故障机理模型和载荷三大类，建立了机电单元故障机理模型数据库，同时从解析式的角度对机电单元故障机理模型进行了分类。 然后，针对机电单元故障机理模型解析式的特点，总结了适用于每一类故障机理模型的载荷转化方法，分别为等效静载荷法、损伤累积法和速率积分法。 其次，通过总结动载荷条件下基于故障机理模型进行可靠性建模的相关研究，给出了动载荷条件下机电单元可靠性建模的通用流程，该流程包括故障机理分析、外部载荷获取、内部应力分析和可靠性相关参数建模四部分。 最后，以某射流管电液伺服阀的主要故障部位（反馈杆）为案例研究对象验证了流程的可行性。通过分析得到反馈杆的故障机理为结构疲劳；通过建立伺服阀的系统功能/性能模型，结合阀门的典型输入信号和设计参数不确定性的随机因素，得到反馈杆的位移载荷曲线；再通过有限元瞬态应力分析得到了应力曲线；结合疲劳的机理模型S-N曲线以及对应的动载荷转化方法累积损伤法则，得到反馈杆的疲劳寿命及其分布情况。