一、概述
航天机械产品一般具有长寿命、高可靠的特点。在航天环境中工作的机械设备，面临原子氧、紫外线辐射、电离辐射、等离子体、碎片和颗粒物、热载荷、腐蚀等环境因素的影响，其可靠性也会受到上述因素的影响。为分析航天机械产品的可靠性，需要先了解这些机械产品的主要失效机理模型。
二、航天机械产品主要失效机理模型
2.1 磨损
磨损是由于机械作用而从固体表面去除材料。在大多数情况下，从表面移除的材料量相对于所涉及部件的总材料质量而言很小。
磨损过程可以分为四种主要的磨损形式为：
（1） 粘着磨损
（2） 磨粒磨损
（3） 腐蚀磨损
（4） 表面疲劳磨损
上述给出的是主要磨损类型。当然，还有其他一些分类方法以及其他一些磨损类型。
2.1.1 粘着磨损
定义：粘着磨损发生在两个光滑物体相互滑动，碎片从一个表面脱落并粘附到另一个表面。一旦碎片从其原始表面撕下并附着到相对表面，它们可能会重新附着到其表面，或成为松散碎片。
极限状态方程：经验数据显示，粘着磨损有3大法则
（1） 磨损量通常与负载L成正比；
（2） 磨损量通常与滑动距离x成正比；
（3） 磨损量通常与磨损表面的硬度p成反比；
Holm提出了磨损体积可以描述为：
V——是材料磨损量
C——是材料相关的无量纲常数
X——是滑动距离
L——是载荷
P——是磨损表面的硬度
这种关系模型的得到的通过综合数据得到的，有些结果非常接近预测量，而另一些则大不相同。Archard提出了一个滑动模型，该模型允许推导上述方程，同时提供了对常数c含义的洞察。从他的模型中，我们得到了粘着磨损的材料体积的以下模型；
K——是磨损系数，等于任何接触点形成碎片的概率
P——是软金属的流动压力
从公式可以看出，我们使用k/3替代了前面的c。第二个方程式的唯一重要要求是碎片的体积应与连接直径的立方成比例。
第二个方程的另外一种表达式为：
Ar——是实际接触面积
虽然了解磨损量很重要，但通常我们更感兴趣的是材料磨损的深度。
为此，我们扩展上面的模型为材料磨损的深度：
d——是磨损深度
p——是名义压力
L——是滑动距离
H——是材料硬度
K——是磨损系数
现在，这个磨损关系式可以进行表面的寿命评估。如果我们令滑动距离为L，表示成速度v和t的关系，那么变成
有了上述的模型（极限状态方程公式，我们即可进行航天机械产品粘着磨损故障模式下的可靠性分析了）。在分析时，我们需要借助机械可靠性分析工具的FORM方法等，以及有限元仿真，综合进行机械产品的可靠性评估以及设计优化。
2.1.2 润滑磨损
定义：当两个光滑表面在存在润滑介质的情况下相互滑动时，就会发生润滑磨损。润滑介质用于部分或完全相对分离表面的表面粗糙度，从而减少或消除磨损颗粒的形成。
机理：当两个表面的润滑剂程度不足以防止粗糙接触时，就会发生润滑磨损。如果发生粗糙接触，则可使用其他磨损机制来确定磨损。
即使在干燥条件，吸收的气体分子也起到润滑剂的作用。因此，产生的磨损比理论预测的要少。Rowe提出了标准磨损关系模型的更为精确的表达式为：
X——是吸收的润滑剂分子的面积直径
t0——分子在吸收状态下振动的基本时间
U——滑动速度
E——吸收的能量
TS——表面温度
为了评估上述的α，需要知道表面温度。
接触面的温升可以近似为：
g——是引力常数
J——是热的机械当量
K_tc——是导热系数
f——是摩擦系数
r——是接触面半径
当磨损颗粒开始相互作用时，它们会破坏润滑油膜并提高润滑油温度。结果是润滑油膜崩塌和灾难性磨损。这种转变的标志是轻度磨损过程的结束，以及润滑不足和灾难性磨损的转变。
一旦我们确定了油膜已经被破坏，那么我们可以确定其润滑磨损。
需要注意，前面粘着磨损的模型是
V——是磨损量体积
d——是滑动距离
K——是磨损系数
L——是载荷
H——是材料硬度
因此，我们可以得到如下公式：
根据前面的α的表达式，得到
当我们确定了K_m和α值，我们可以通过标准粘着磨损修正公式来确定润滑磨损。
当我们知道了航天机械产品主要的失效机理，那么就可以使用机械可靠性分析工具进行可靠性评估。可以使用FORM等方法进行可靠性评估及优化设计。要将FORM等方法应用于航天等行业的机械产品可靠性评估，关键还是在于找出相应的失效机理模型，以及合适的模型参数。更多关于机械产品可靠性分析工具、FORM方法、SORM方法、主要失效机理及模型参数，可咨询我们。
未完待续。。。