航天精密机电组件高加速筛选试验模拟与仿真

摘要

纵观21世纪全球发展趋势，航天技术的发展已然成为各项科学研究中的重中之重，更作为一个国家和民族综合国力的象征。然而近年来航天事故屡有发生，如何让航天元器件安全、稳定地工作成为科学家亟需解决的难题。由于航天产品成本较高，工作环境复杂，实际模拟试验难度太大，目前大多仅限于理论方法的研究，还没有形成具体的规范与标准。高加速应力筛选（HASS）是非常有效的可靠性加速试验技术，一般用于产品的生产阶段，其与计算机有限元建模与仿真技术相结合，可以及时发现产品零部件内部存在的缺陷，并通过有效的措施不断改进与消除，以最大限度提高产品可靠性，且不消耗产品正常使用寿命。
　　本文以某研究所工程项目为依据，选取航天精密机电组件作为研究对象进行系统分析，主要内容如下：
　　1.介绍了高加速寿命试验与HASS试验的原理，阐述了有限元技术相关理论，尤其是热分析与动力分析。根据功率谱密度曲线加速度均方根计算方法，得到国军标振动谱对应振动量级。
　　2.从航天机电组件可靠性试验的工程实际出发，基于HASS的基本原理对航天机电组件进行了结构综合环境条件下的有限元仿真。建立机电组件几何模型和有限元模型，对于重点关注的元器件管脚和焊点分别进行了等效处理。
　　3.根据高加速筛选试验的具体要求，对机电组件有限元模型施加不同的温度梯度载荷和随机振动载荷，并根据试验的具体夹装方式设定外部约束；采用不同求解器，完成了温度步进应力试验、快速温变试验、随机振动试验和综合应力试验的仿真。
　　4.仿真结果与实际试验结果对比表明本文对机电组件和环境载荷的仿真模拟是合理有效的，可大幅降低产品的损耗并减少试验时间。利用可靠性分析方法继续缩小试验条件范围，最终得到高加速应力筛选剖面。

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第一章 绪论

1.1 航天产品研究背景

1.2 本文选题依据及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 论文主要内容与章节安排

第二章 高加速试验概述及有限元技术相关理论

2.1 引言

2.2 高加速试验概述

2.3 有限元技术相关理论

2.4 本章小结

第三章 航天机电组件仿真建模与动力学仿真分析

3.1 引言

3.2 机电组件仿真模型

3.3 机电组件随机振动分析

3.4 本章小结

第四章 航天机电组件的温度梯度分析

4.1 引言

4.2 高低温步进试验

4.3 快速温变试验

4.4 本章小结

第五章 HASS试验综合仿真分析

5.1 引言

5.2 综合试验概述

5.3 综合试验分析

5.4 仿真分析结果

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 展望

参考文献

致谢

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