PDM技術在機械可靠性設計分析中的應用研究

快速溫變濕熱試驗箱產(chǎn)品規(guī)格：   SES單位：帶濕度：    SEA單位：不帶濕度

01引言

產(chǎn)品一體化已經(jīng)被技術層面以及整個行業(yè)所認可。分析的方式一般會使用電腦輔助完成，隨著電腦的廣泛越來越使用，產(chǎn)品的設計部分得到了不同程度的提高，與此同時，仿真形式和可靠性分析的技術也得到了提高。在數(shù)字化樣機模式的時代，也可以進一步促進產(chǎn)品一體化的整體進程，技術的控制性領域也取得了突破性的成果。

在機械設備可靠性的考量以及設計中，可靠性的判斷是否納入產(chǎn)品性能設計以及模擬的具體過程是需要明確的主要問題之一。在學科的整體綜合方式、工程可靠性和數(shù)字化樣機技術進行優(yōu)化升級的同時，機械可靠性具體分析工作也整體向?qū)W科的整合方式發(fā)展。

02技術研發(fā)的背景

機械產(chǎn)品的一體化設計已經(jīng)發(fā)展多年，根據(jù)我國目前的情況，機械產(chǎn)品一體的的設計模式一共經(jīng)歷了幾個部分。從C3P為代表的計算機輔助設計工具在工業(yè)界的廣泛普及，到20世紀90年代中期以來，M3P的逐漸成熟，微機輔助的設計形式重點是在動態(tài)化設計、建立在構(gòu)成合成基礎上的統(tǒng)一化模型設計，以及建立在學科協(xié)調(diào)基礎上的優(yōu)化框架設計。在管理機械產(chǎn)品的部分，對于數(shù)據(jù)的調(diào)控，也在向PLM形式的周期管理技術轉(zhuǎn)變。

在機械產(chǎn)品的研發(fā)過程中，可靠性分析工作的具體實施，和產(chǎn)品性能研究的工作具有密不可分的關系，并在收集了解后進行分析，與此同時，還要與此領域的工作經(jīng)驗進行結(jié)合，目的是可以完成性能設計部分的任務，但在這樣的情況下也不能避免產(chǎn)品性能研究工作和可靠性研究之間產(chǎn)生脫節(jié)的狀況。

這一工作環(huán)節(jié)的研究會影響單獨零件和學科上的發(fā)展，從整體上的綜合性來考慮是具有很大困難的，尤其是在產(chǎn)品層面上的整體性。

機械性能與可靠性二者之間的聯(lián)系是在學科整合技術的不斷完善中建立起來的，且在社會與科技的發(fā)展中，優(yōu)化整合學科設計的手段會成為將來技術發(fā)展的主要走向。

03虛擬樣機技術與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理

3.1虛擬樣機技術

虛擬樣機技術是一種在仿真模型的基礎上進行數(shù)字化設計產(chǎn)品的方式，應用電腦仿真以及集成技術，將散亂的產(chǎn)品開發(fā)和仿真整體的過程組合到一起，同時，在虛擬的環(huán)境中將產(chǎn)品的原型進行直觀地設計優(yōu)化、性能測試、制造仿真和使用仿真，其核心的技術是性能仿真(CAE)。

面對較為復雜的工程對象，單純依靠一兩種軟件是無法完成的，需要建構(gòu)由各種軟件組合而成的更為復雜的復合型仿真環(huán)境，以便對研究的對象進行多層次的性能仿真。

虛擬樣機終的目的是利用仿真工具的數(shù)據(jù)接口以及二次開發(fā)技術，依照幾何特征建造數(shù)值仿真模型，實現(xiàn)分析數(shù)據(jù)的共享以及動態(tài)交換，盡可能做到一次建模可以被多次使用。在虛擬樣機中運用PDM技術可以有效地保證系統(tǒng)內(nèi)部的各個環(huán)節(jié)模塊的數(shù)據(jù)都可以共享交流，并且可以進行高度的交流與互動，提升產(chǎn)品的整體質(zhì)量與水平。

3.2產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理與整合

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理范圍十分廣泛，只要是后可以轉(zhuǎn)換為計算機描述和儲存的數(shù)據(jù)，都屬于其掌管范圍。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理可以適用于各行各業(yè)中，但每一個行業(yè)對它的使用都有自身的特點以及特定的需求，同時，對于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理都有不同層次和水平的要求。

在產(chǎn)品開發(fā)信息整合的過程中，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可以作為一種集成框架的作用，各種應用程序，如電子設計自動化、物料需求計劃、辦公自動化等，會采用各種不同的方式，如采用接口、封裝等，直接作為對象而被集成進來，使分布在各行各業(yè)、在各個應用中使用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)得以高度整合、協(xié)調(diào)以及共享。

04綜合型平臺設置

4.1可靠性設計

機械產(chǎn)品可靠性協(xié)同設計分析的基本主要包含系統(tǒng)可靠性建模、故障樹分析、故障模式以及影響和危害性分析。

編者：機械產(chǎn)品可靠性協(xié)同設計分析還包括：基于故障機理的可靠性建模、可靠性協(xié)同仿真、可靠性優(yōu)化等技術，本文不詳述，大家可參閱本公眾號之前發(fā)布的文章。

系統(tǒng)可靠性分析研究機械產(chǎn)品的所有系統(tǒng)，主要有原動裝置、執(zhí)行裝置等部分。

故障模式以及影響和危害分析主要是定性分析。通過分析，掌握機械產(chǎn)品的故障情況，不僅可以直接進行機構(gòu)設計的指導，還可以為機械產(chǎn)品可靠性定量分析打好基礎。

故障樹分析可以做定量分析以及定性分析這兩部分的工作，定量分析可以更加深化地分析機械產(chǎn)品的故障原因，一般的故障樹定量分析可以與系統(tǒng)可靠性模型進行合作，進行組合使用。

4.2系統(tǒng)平衡優(yōu)化

系統(tǒng)平衡優(yōu)化機械的綜合性能要從以下幾點著手：

第①，確定平和因素的變化趨勢以及強度。這是十分重要且不可忽視的一點，所以相關人員要根據(jù)機械的類型和機械的綜合功能，確保可建立一個完整的分析系統(tǒng)；

第②，確定權值時要將專家的評分方式進行錄入。這是處理計算過程的后一步；

第③，要將關系模型進行優(yōu)化整合。其目的是提高系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的整體性能，并提升系統(tǒng)工作的效率。

05結(jié)語

本文在將PDM技術引進到機械設計的過程中，結(jié)合數(shù)字模擬技術和樣機仿真技術，分析了衡量產(chǎn)品可靠性的整個工作環(huán)節(jié)，以及工作方式。利用這樣的制作生產(chǎn)方式可以有效降低成本，也可以縮短產(chǎn)品的研發(fā)時間。

在我國科技不斷發(fā)展的當今社會，虛擬化樣機平臺的建立邁進了新的階段，使數(shù)據(jù)庫更為優(yōu)化統(tǒng)一，縮短了機械設備的研發(fā)時間，這樣的技術手段的應用可以提升產(chǎn)品的綜合性能，為日后科學技術的發(fā)展打下堅實的基礎，為社會的發(fā)展進步作出突出貢獻。