Acta Armamentarii ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (2): 240138-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0138
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FENG Yunwen1,2, YANG Rongji1,2, XUE Xiaofeng1,2,*(), LIU Jiaqi1,2, GAO Tao3
Received:
2024-02-29
Online:
2025-02-28
Contact:
XUE Xiaofeng
CLC Number:
FENG Yunwen, YANG Rongji, XUE Xiaofeng, LIU Jiaqi, GAO Tao. A Design Method of Vibration Accelerated Excitation Based on Feedback Approximate Damage[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(2): 240138-.
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符号 | 名称 | 含义 |
---|---|---|
| 或门 | 输入端只要有一个事件出现时即有输出 |
| 基本事件 | 导致顶事件发生的最基本的或不能再向下分析的原因,是底事件的一种 |
| 结果事件 | 由其他事件或事件组合导致的事件,分为顶事件和中间事件 |
Table 1 Fault tree logic gates and event symbols
符号 | 名称 | 含义 |
---|---|---|
| 或门 | 输入端只要有一个事件出现时即有输出 |
| 基本事件 | 导致顶事件发生的最基本的或不能再向下分析的原因,是底事件的一种 |
| 结果事件 | 由其他事件或事件组合导致的事件,分为顶事件和中间事件 |
振动载荷/ Grms | 元器件最大等效应力值/MPa | 各级载荷下的 损伤 | ||
---|---|---|---|---|
1σ | 2σ | 3σ | ||
5 | 20.3 | 40.6 | 60.9 | 1.059×10-4 |
8 | 32.6 | 65.2 | 97.8 | 1.799×10-3 |
11 | 44.8 | 89.6 | 134.4 | 0.0120 |
14 | 56.9 | 113.8 | 170.7 | 0.0503 |
17 | 69.2 | 138.4 | 207.6 | 0.1620 |
20 | 81.5 | 163.0 | 244.5 | 0.4310 |
21 | 85.5 | 171.0 | 256.5 | 0.5740 |
22 | 89.6 | 179.2 | 268.8 | 0.7600 |
Table 2 Analyed results of large capacitance stress and cumulative damage
振动载荷/ Grms | 元器件最大等效应力值/MPa | 各级载荷下的 损伤 | ||
---|---|---|---|---|
1σ | 2σ | 3σ | ||
5 | 20.3 | 40.6 | 60.9 | 1.059×10-4 |
8 | 32.6 | 65.2 | 97.8 | 1.799×10-3 |
11 | 44.8 | 89.6 | 134.4 | 0.0120 |
14 | 56.9 | 113.8 | 170.7 | 0.0503 |
17 | 69.2 | 138.4 | 207.6 | 0.1620 |
20 | 81.5 | 163.0 | 244.5 | 0.4310 |
21 | 85.5 | 171.0 | 256.5 | 0.5740 |
22 | 89.6 | 179.2 | 268.8 | 0.7600 |
标号 | 元器件名称 | 标号 | 元器件名称 |
---|---|---|---|
A | 场控晶闸管(MOS Controlled Thyristor,MCT) | G | 电压比较器b |
B | 金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET) | H | 二极管 |
C | 电压比较器a | I | 贴片电阻 |
D | A/D转换器 | J | 变压器 |
E | 信号调理器 | K | 陶瓷电阻 |
F | 升压芯片、降压芯片 | L | 三极管 |
Table 3 Corresponding table of internal structure module component names
标号 | 元器件名称 | 标号 | 元器件名称 |
---|---|---|---|
A | 场控晶闸管(MOS Controlled Thyristor,MCT) | G | 电压比较器b |
B | 金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET) | H | 二极管 |
C | 电压比较器a | I | 贴片电阻 |
D | A/D转换器 | J | 变压器 |
E | 信号调理器 | K | 陶瓷电阻 |
F | 升压芯片、降压芯片 | L | 三极管 |
故障 模式 | 局部 影响 | 最终 影响 | 故障原因 | 串联元器件类型 |
---|---|---|---|---|
电压 变换 异常 | 高压点 火电路 不能正 常点火 | 引信 瞎火 | 高压变化 单元异常 | 变压器、二极管、贴片电阻、升压芯片 |
反馈控制 单元异常 | MCT、比较电路芯片a、A/D转换器、信号调理器 | |||
发火 储能 不足 | 雷管 无法 起爆 | 引信 瞎火 | 储能电路 单元异常 | 贴片电阻、二极管、三极管 |
起爆触发 单元异常 | 陶瓷电阻、MOSFET、比较电路芯片b |
Table 4 Analysis table for fault modes of a certain fuze
故障 模式 | 局部 影响 | 最终 影响 | 故障原因 | 串联元器件类型 |
---|---|---|---|---|
电压 变换 异常 | 高压点 火电路 不能正 常点火 | 引信 瞎火 | 高压变化 单元异常 | 变压器、二极管、贴片电阻、升压芯片 |
反馈控制 单元异常 | MCT、比较电路芯片a、A/D转换器、信号调理器 | |||
发火 储能 不足 | 雷管 无法 起爆 | 引信 瞎火 | 储能电路 单元异常 | 贴片电阻、二极管、三极管 |
起爆触发 单元异常 | 陶瓷电阻、MOSFET、比较电路芯片b |
振动载荷/ Grms | 元器件最大等效应力值/MPa | 各级载荷 下的损伤 | 合计损 伤值 | ||
---|---|---|---|---|---|
1σ | 2σ | 3σ | |||
5 | 17.136 | 34.272 | 51.408 | 3.840×10-5 | 0.768 |
10 | 34.295 | 68.590 | 102.885 | 0.00240 | |
15 | 51.439 | 102.878 | 154.317 | 0.0275 | |
20 | 68.590 | 137.180 | 205.770 | 0.154 | |
25 | 85.744 | 171.488 | 257.232 | 0.584 | |
30 | 102.890 | 205.780 | 308.670 | 1.738 | 2.510 |
Table 5 Maximum equivalent stress and damage value of large ceramic resistor pin (x-axis)
振动载荷/ Grms | 元器件最大等效应力值/MPa | 各级载荷 下的损伤 | 合计损 伤值 | ||
---|---|---|---|---|---|
1σ | 2σ | 3σ | |||
5 | 17.136 | 34.272 | 51.408 | 3.840×10-5 | 0.768 |
10 | 34.295 | 68.590 | 102.885 | 0.00240 | |
15 | 51.439 | 102.878 | 154.317 | 0.0275 | |
20 | 68.590 | 137.180 | 205.770 | 0.154 | |
25 | 85.744 | 171.488 | 257.232 | 0.584 | |
30 | 102.890 | 205.780 | 308.670 | 1.738 | 2.510 |
步进顺序 | 振动载荷/Grms | 各级载荷下的损伤 | 合计损伤值 |
---|---|---|---|
1 | 5.00 | 3.865×10-5 | 0.839 |
2 | 10.00 | 0.00240 | |
3 | 15.00 | 0.0276 | |
4 | 17.35 | 0.0659 | |
5 | 19.35 | 0.1270 | |
6 | 21.35 | 0.2280 | |
7 | 23.35 | 0.3890 | |
8 | 25.35 | 0.6360 | 1.468 |
Table 6 Profile step division of feedback approximate damage method
步进顺序 | 振动载荷/Grms | 各级载荷下的损伤 | 合计损伤值 |
---|---|---|---|
1 | 5.00 | 3.865×10-5 | 0.839 |
2 | 10.00 | 0.00240 | |
3 | 15.00 | 0.0276 | |
4 | 17.35 | 0.0659 | |
5 | 19.35 | 0.1270 | |
6 | 21.35 | 0.2280 | |
7 | 23.35 | 0.3890 | |
8 | 25.35 | 0.6360 | 1.468 |
步进顺序 | 试验振动载荷/Grms | 步长/Grms | 测试结果 |
---|---|---|---|
1 | 5 | 5 | 正常 |
2 | 10 | 5 | 正常 |
3 | 15 | 5 | 正常 |
4 | 17.35 | 2.35 | 正常 |
5 | 19.35 | 2 | 正常 |
6 | 21.35 | 2 | 正常 |
7 | 23.35 | 2 | 正常 |
8 | 25.35 | 2 | 异常 |
9 | 23.35 | -2 | 异常 |
Table 7 Test vibration load and test results
步进顺序 | 试验振动载荷/Grms | 步长/Grms | 测试结果 |
---|---|---|---|
1 | 5 | 5 | 正常 |
2 | 10 | 5 | 正常 |
3 | 15 | 5 | 正常 |
4 | 17.35 | 2.35 | 正常 |
5 | 19.35 | 2 | 正常 |
6 | 21.35 | 2 | 正常 |
7 | 23.35 | 2 | 正常 |
8 | 25.35 | 2 | 异常 |
9 | 23.35 | -2 | 异常 |
步进顺序 | 振动载荷/Grms | 各级载荷下的损伤 | 合计损伤值 |
---|---|---|---|
1 | 5 | 3.840×10-5 | 0.768 |
2 | 10 | 0.00240 | |
3 | 15 | 0.0275 | |
4 | 20 | 0.1540 | |
5 | 25 | 0.5840 | |
6 | 30 | 1.7380 | 2.510 |
Table 8 Divided profile step size of standard fixed step method
步进顺序 | 振动载荷/Grms | 各级载荷下的损伤 | 合计损伤值 |
---|---|---|---|
1 | 5 | 3.840×10-5 | 0.768 |
2 | 10 | 0.00240 | |
3 | 15 | 0.0275 | |
4 | 20 | 0.1540 | |
5 | 25 | 0.5840 | |
6 | 30 | 1.7380 | 2.510 |
步进顺序 | 试验振动载荷/Grms | 步长/Grms | 测试结果 |
---|---|---|---|
1 | 5 | 5 | 正常 |
2 | 10 | 5 | 正常 |
3 | 15 | 5 | 正常 |
4 | 20 | 5 | 正常 |
5 | 25 | 5 | 正常 |
6 | 30 | 5 | 异常 |
7 | 25 | -5 | 异常 |
Table 9 Test vibration load and test results of standard fixed step method
步进顺序 | 试验振动载荷/Grms | 步长/Grms | 测试结果 |
---|---|---|---|
1 | 5 | 5 | 正常 |
2 | 10 | 5 | 正常 |
3 | 15 | 5 | 正常 |
4 | 20 | 5 | 正常 |
5 | 25 | 5 | 正常 |
6 | 30 | 5 | 异常 |
7 | 25 | -5 | 异常 |
步进顺序 | 振动载荷/Grms | 各级载荷下的损伤 | 合计损伤值 | |
---|---|---|---|---|
1 | 2 | 1.613×10-7 | 0.578 | |
2 | 4 | 1.018×10-5 | ||
3 | 6 | 0.000110 | ||
4 | 8 | 0.000640 | ||
5 | 10 | 0.00243 | ||
6 | 12 | 0.00725 | ||
7 | 14 | 0.0182 | ||
8 | 16 | 0.0405 | ||
9 | 18 | 0.0820 | ||
10 | 20 | 0.154 | ||
11 | 22 | 0.272 | ||
12 | 24 | 0.458 | 1.036 |
Table 10 Divided profile step size of the averaging method
步进顺序 | 振动载荷/Grms | 各级载荷下的损伤 | 合计损伤值 | |
---|---|---|---|---|
1 | 2 | 1.613×10-7 | 0.578 | |
2 | 4 | 1.018×10-5 | ||
3 | 6 | 0.000110 | ||
4 | 8 | 0.000640 | ||
5 | 10 | 0.00243 | ||
6 | 12 | 0.00725 | ||
7 | 14 | 0.0182 | ||
8 | 16 | 0.0405 | ||
9 | 18 | 0.0820 | ||
10 | 20 | 0.154 | ||
11 | 22 | 0.272 | ||
12 | 24 | 0.458 | 1.036 |
步进顺序 | 试验振动载荷/Grms | 步长/Grms | 测试结果 |
---|---|---|---|
1 | 2 | 2 | 正常 |
2 | 4 | 2 | 正常 |
3 | 6 | 2 | 正常 |
4 | 8 | 2 | 正常 |
5 | 10 | 2 | 正常 |
6 | 12 | 2 | 正常 |
7 | 14 | 2 | 正常 |
8 | 16 | 2 | 正常 |
9 | 18 | 2 | 正常 |
10 | 20 | 2 | 正常 |
11 | 22 | 2 | 正常 |
12 | 24 | 2 | 异常 |
13 | 22 | -2 | 异常 |
Table 11 Vibration load and test results of the equal distribution method test
步进顺序 | 试验振动载荷/Grms | 步长/Grms | 测试结果 |
---|---|---|---|
1 | 2 | 2 | 正常 |
2 | 4 | 2 | 正常 |
3 | 6 | 2 | 正常 |
4 | 8 | 2 | 正常 |
5 | 10 | 2 | 正常 |
6 | 12 | 2 | 正常 |
7 | 14 | 2 | 正常 |
8 | 16 | 2 | 正常 |
9 | 18 | 2 | 正常 |
10 | 20 | 2 | 正常 |
11 | 22 | 2 | 正常 |
12 | 24 | 2 | 异常 |
13 | 22 | -2 | 异常 |
序号 | 方法 | 步长/Grms | 破坏极限区间/Grms | 激发精度对比 | 总时间/min | 总时间对比 | 故障部位 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 反馈近似损伤法 | 5;2.35;2 | [23.35,25.35] | 80 | 大陶瓷电阻 | ||
2 | 标准固步法 | 5 | [25,30] | 1对比2:60% | 60 | 1对比2:-33% | 大陶瓷电阻 |
3 | 均分法 | 2 | [22,24] | 1对比3:0 | 120 | 1对比3:33% | 大陶瓷电阻 |
Table 12 Comparison of step size division methods
序号 | 方法 | 步长/Grms | 破坏极限区间/Grms | 激发精度对比 | 总时间/min | 总时间对比 | 故障部位 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 反馈近似损伤法 | 5;2.35;2 | [23.35,25.35] | 80 | 大陶瓷电阻 | ||
2 | 标准固步法 | 5 | [25,30] | 1对比2:60% | 60 | 1对比2:-33% | 大陶瓷电阻 |
3 | 均分法 | 2 | [22,24] | 1对比3:0 | 120 | 1对比3:33% | 大陶瓷电阻 |
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