PDM技术在机械可靠性设计分析中的应用研究

01、引言

产品一体化已经被技术层面以及整个行业所认可。分析的方式一般会使用电脑辅助完成，随着电脑的广泛越来越使用，产品的设计部分得到了不同程度的提高，与此同时，仿真形式和可靠性分析的技术也得到了提高。在数字化样机模式的时代，也可以进一步促进产品一体化的整体进程，技术的控制性领域也取得了突破性的成果。

在机械设备可靠性的考量以及设计中，可靠性的判断是否纳入产品性能设计以及模拟的具体过程是需要明确的主要问题之一。在学科的整体综合方式、工程可靠性和数字化样机技术进行优化升级的同时，机械可靠性具体分析工作也整体向学科的整合方式发展。

02、技术研发的背景

机械产品的一体化设计已经发展多年，根据我国目前的情况，机械产品一体的的设计模式一共经历了几个部分。从C3P为代表的计算机辅助设计工具在工业界的广泛普及，到20世纪90年代中期以来，M3P的逐渐成熟，微机辅助的设计形式重点是在动态化设计、建立在构成合成基础上的统一化模型设计，以及建立在学科协调基础上的优化框架设计。在管理机械产品的部分，对于数据的调控，也在向PLM形式的周期管理技术转变。

在机械产品的研发过程中，可靠性分析工作的具体实施，和产品性能研究的工作具有密不可分的关系，并在收集了解后进行分析，与此同时，还要与此领域的工作经验进行结合，目的是可以完成性能设计部分的任务，但在这样的情况下也不能避免产品性能研究工作和可靠性研究之间产生脱节的状况。

这一工作环节的研究会影响单独零件和学科上的发展，从整体上的综合性来考虑是具有很大困难的，尤其是在产品层面上的整体性。

机械性能与可靠性二者之间的联系是在学科整合技术的不断完善中建立起来的，且在社会与科技的发展中，优化整合学科设计的手段会成为将来技术发展的主要走向。

03、虚拟样机技术与产品数据管理

3.1虚拟样机技术

虚拟样机技术是一种在仿真模型的基础上进行数字化设计产品的方式，应用电脑仿真以及集成技术，将散乱的产品开发和仿真整体的过程组合到一起，同时，在虚拟的环境中将产品的原型进行直观地设计优化、性能测试、制造仿真和使用仿真，其核心的技术是性能仿真(CAE)。

面对较为复杂的工程对象，单纯依靠一两种软件是无法完成的，需要建构由各种软件组合而成的更为复杂的复合型仿真环境，以便对研究的对象进行多层次的性能仿真。

虚拟样机最终的目的是利用仿真工具的数据接口以及二次开发技术，依照几何特征建造数值仿真模型，实现分析数据的共享以及动态交换，尽可能做到一次建模可以被多次使用。在虚拟样机中运用PDM技术可以有效地保证系统内部的各个环节模块的数据都可以共享交流，并且可以进行高度的交流与互动，提升产品的整体质量与水平。

3.2产品数据的管理与整合

产品数据管理范围十分广泛，只要是最后可以转换为计算机描述和储存的数据，都属于其掌管范围。产品数据管理可以适用于各行各业中，但每一个行业对它的使用都有自身的特点以及特定的需求，同时，对于产品数据管理都有不同层次和水平的要求。

在产品开发信息整合的过程中，产品数据管理系统可以作为一种集成框架的作用，各种应用程序，如电子设计自动化、物料需求计划、办公自动化等，会采用各种不同的方式，如采用接口、封装等，直接作为对象而被集成进来，使分布在各行各业、在各个应用中使用的产品数据得以高度整合、协调以及共享。

04、综合型平台设置

4.1可靠性设计

机械产品可靠性协同设计分析的基本主要包含系统可靠性建模、故障树分析、故障模式以及影响和危害性分析。

编者：机械产品可靠性协同设计分析还包括：基于故障机理的可靠性建模、可靠性协同仿真、可靠性优化等技术，本文不详述，大家可参阅本公众号之前发布的文章。

系统可靠性分析研究机械产品的所有系统，主要有原动装置、执行装置等部分。

故障模式以及影响和危害分析主要是定性分析。通过分析，掌握机械产品的故障情况，不仅可以直接进行机构设计的指导，还可以为机械产品可靠性定量分析打好基础。

故障树分析可以做定量分析以及定性分析这两部分的工作，定量分析可以更加深化地分析机械产品的故障原因，一般的故障树定量分析可以与系统可靠性模型进行合作，进行组合使用。

4.2系统平衡优化

系统平衡优化机械的综合性能要从以下几点着手：

第一，确定平和因素的变化趋势以及强度。这是十分重要且不可忽视的一点，所以相关人员要根据机械的类型和机械的综合功能，确保可建立一个完整的分析系统；

第二，确定权值时要将专家的评分方式进行录入。这是处理计算过程的最后一步；

第三，要将关系模型进行优化整合。其目的是提高系统运转的整体性能，并提升系统工作的效率。

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