[可靠性知识]最终弄清楚了什么是可靠性仿真？

当前全球技术水平的不断提高，使航空航天，军事装备等行业得到前所未有的发展. 高科技产品具有复杂的功能结构，庞大的系统组成，较长的研发周期，高成本以及突出的可靠性问题. 传统的基于统计的可靠性设计分析方法与性能设计技术体系不一致，在设计过程中难以相互融合，导致可靠性设计分析工作常常滞后于性能设计分析工作，可靠性设计分析很难对产品的设计状态产生实际影响.

同时，传统的可靠性测试和评估方法通常需要在开发的后期阶段对大量新开发的产品进行测试. 通过可靠性测试发现，产品弱点容易发生设计变更，周期长，成本高.

近年来，数字原型和虚拟仿真以及其他相关技术得到了快速发展. 大多数科研机构都使用虚拟仿真技术对产品进行3D建模组装和功能/性能分析，以便在设计初期及改进设计中获得产品性能参数. 当前，对工程的强烈需求是将可靠性工作整合到产品设计，分析和仿真过程中.

可靠性仿真技术充分利用了产品现有的功能/性能模型和相关的CAD工具可靠性分析，以系统功能/性能模型为核心，以可靠性模型为外壳，建立了由各种人士组成的综合集成环境. 实现可靠性的CAD工具性能和性能的集成建模和仿真可在设计阶段支持基于仿真的可靠性设计，分析和评估. 可靠性仿真结果可以为协同设计以及可靠性和性能分析提供模型和数据支持. 综上所述，可靠性仿真技术对于解决工程中可靠性设计和性能设计的“两皮”问题具有极高的实用价值.

在可靠性分析中，在许多情况下，很难直接建立应力，应变，位移等与载荷，材料和结构尺寸之间的关系. 通常需要使用诸如有限元和多体动力学之类的各种CAE工具进行分析. 在这种情况下，反映出函数函数与基本随机变量之间的关系是隐式的.

从可靠性计算的角度来看，仿真方法和响应面方法通常只需要获取给定采样点处的函数的值即可. 这些值可以通过使用CAE工具进行分析来获得，然后对结果进行统计计算以计算可靠性;一次性可靠性方法不仅需要计算函数的值，而且需要获得函数相对于随机向量的梯度.

使用CAE工具进行可靠性仿真计算，必须解决以下两个问题:

（1）可靠性计算程序封装并调用CAE软件，以实现功能函数值的计算；

（2）梯度的计算，可以在获得函数函数值的基础上使用有限差分法进行计算.

因此可靠性分析，关键是使用CAE工具实现功能函数值的计算.

实现可靠性仿真计算的方法有两种: 采样仿真和迭代仿真，如图所示.

图形可靠性模拟过程

91 Quality Network开发了的分布式协作可靠性仿真软件（有关更多信息，请在公共帐户中回复“分布式仿真”），该软件已广泛应用于核工业，航空，风力，武器等领域. 以下是针对客户的MEMS结构可靠性仿真的应用案例.

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