机电产品可靠性设计分析软件(MEREL/Mechanical and Electrical Product Reliability Analysis System）是一款与数字化环境集成的、支持开展可靠性与性能一体化设计的专业机械产品可靠性设计分析软件，可针对机械、机电等复杂产品，进行结构/机构、设备、系统级产品复杂环境下多场耦合、多机理相关的可靠性量化分析、寿命预测、方案优化等。
该软件主要面向机械/机构系统开展可靠性/耐久性数字化设计，
可广泛应用于各类机械产品，应用领域涉及汽车、机械、航空航天、船舶等各行各业。软件具有功能强大、算法成熟、界面友好、易学易用等特点。
1.技术特点
（1）一体化的多学科仿真集成平台
通过可视化的仿真工作流，快速整合机械设计过程中的CAD工具、有限元分析、多体动力学分析、优化设计、控制系统仿真、寿命评估等工具，并与结构/机构可靠性算法、可靠性优化策略算法、DOE、近似建模等技术集成，将可靠性设计建立在常规设计的基础上，为解决面向设计的可靠性建模与多学科优化工程应用问题提供高效的工具手段。
（2）专业的可靠性设计分析功能
集成故障模式影响及危害性分析(FMECA)、故障树分析(FTA)等可靠性分析方法，方便确定可靠性关键产品与影响因素。
- 提供基于故障机理的结构/机构可靠性分析方法，解决关键故障模式可靠性量化分析问题。
- 支持考虑故障相关性的系统可靠性分析方法，解决复杂系统多故障模式量化分析评价问题。
- 量化评估故障模式和设计参数对产品可靠性的影响，为设计改进提供依据。
- 具备以可靠性为约束或目标的可靠性优化方法，可快速确定优化的可靠性设计方案。
（3）高效的试验设计和近似建模功能
- 提供多种高效的试验设计方法，有效降低试验或仿真次数。
- 支持设计参数敏感性和相关性分析，方便确定设计可行域、拒绝域和失败域。
- 基于试验或仿真数据的模型拟合， 快速建立输入输出的近似数学模型。
- 支持多项式响应面模型和Kriging模型拟合， 可满足多种类型的模型拟合需求。
- 与可靠性分析等紧密结合，有效过滤数值噪声，提高计算效率和稳健性。
2.软件模块
该软件主要包括多学科工具集成、试验设计、响应面建模、结构/机构可靠性分析、系统可靠性分析、可靠性优化设计、耐久寿命预测、稳健性设计、并行计算等多个功能模块。
（1）多学科协同仿真建模
提供可视化的工作流建模功能，模拟设计产品的行为特性，在一个流程中集成多个工具软件，如Pro/E、UG、CATIA、ANSYS、MSC.ADAMS、PATRAN/NASTRAN、FLUENT、MATLAB/SIMULINK等，实现多学科协同设计。
- 图形化的工作流建模功能，建立产品设计参数与性能响应的逻辑关系。
- 具备常用CAD/CAE软件接口，自动调用相应的软件，并支持自编软件。
- 与试验设计、响应面拟合、可靠性分析等功能模块无缝集成。
（2）试验设计
对试验进行科学合理安排，通过尽可能少的样本点分析产品性能和设计参数之间的敏感度关系，找到主要设计参数和次要设计参数，优化参数的组合，分析参数波动对期望特性的影响。
- 具备全因子设计、部分因子设计、随机设计等多种试验设计方法。
- 定量分析设计参数、性能指标之间的敏感度、相关性。
- 可输出试验方案，图形化显示设计可行域、相关性等分析结果。
- 为响应面模型拟合提供数据。
（3）响应面拟合
结合仿真或试验，采用函数逼近或插值方式获得产品性能与设计参数之间的数学关系，简化复杂的计算过程，快速预测产品性能，提高可靠性分析、可靠性优化等计算效率。
- 支持多项式响应面和Kriging模型拟合。
- 可对已有试验数据或仿真结果进行模型拟合，给出拟合精度。
- 支持自定义基函数和阶数，满足各种类型的模型拟合需求。
- 可自定义雅可比矩阵，提高梯度计算效率。
（4）结构/机构可靠性分析
采用基于故障机理的可靠性分析理论，综合考虑载荷、材料性能、结构尺寸、边界条件、运动副间隙与磨损等因素的影响，建立结构/机构的可靠性模型，分析预计失效概率和可靠度，确定影响可靠性的关键设计参数，为改进设计提供依据。
- 具备正态分布、威布尔分布等22种分布类型，支持自定义分布。
- 支持随机变量相关系数的定义，可分析相关性对可靠性的影响。
- 支持利用VBScript脚本建立复杂的可靠性模型。
- 量化分析随机变量和确定性变量对可靠性的影响。
- 具备一次可靠度法、二次可靠度法等12种稳健高效的可靠度算法。
主要可靠度算法：
- 一次二阶矩法（均值法、HLRF法、梯度投影法、iHLRF法）
- 二次二阶矩法(Breitung法、Polodori法)
- 蒙特卡罗模拟法
- 拉丁超立方抽样法
- β-球重要抽样法
- 响应面法(多项式响应面法、Kriging法及改进法)
- 逆可靠度法(AMV法、iAMV法)
（5）系统可靠性分析
针对系统主要故障机理，结合结构/机构可靠性分析，利用故障树或网络图建立系统可靠性模型，快速评估系统可靠度和灵敏度，定量确定影响系统可靠性的主要故障模式和设计参数，为系统设计改进提供依据。
- 采用图形化的可靠性建模方法表征故障模式之间的逻辑关系。
- 支持结构/机构可靠性结果的重用，便于自下而上地分析系统可靠性。
- 具备7种考虑故障相关性的系统可靠度算法，准确评估系统可靠性水平。
- 具备可靠性灵敏度分析功能，对比分析故障模式或设计参数对系统可靠性的影响。
主要系统可靠度算法：
- 一次多维正态法（GFOMN法）
- 条件分布乘积法（PCM法、IPCM法、GPCM法）
- 一阶边界法
- 二阶边界法
- PNET法
（6）可靠性优化
以性能、可靠性、稳健性、耐久性参数为目标或约束，建立优化模型，采用高效的可靠性优化算法，在常规优化的基础上，自动评估可靠性约束或目标的满足情况，实现产品可靠性与性能的综合优化，确定产品设计的最优方案。
- 以可靠性为目标或约束的单目标优化、多目标优化建模。
- 具备双循环PMA、单循环RIA等6种可靠性优化算法。
- 支持考虑参数波动的可靠性稳健优化。
- 可进行多学科协同优化，实现多设计参数的综合权衡。
（7）耐久性分析
在载荷统计分析处理的基础上，考虑材料参数、结构尺寸等分散性，以应力寿命、应变寿命方法为基础，建立可靠寿命分析模型，预计平均寿命和可靠寿命，为产品的耐久性设计改进提供依据。
- 载荷数据处理、雨流计数及载荷谱编制。
- 支持Miner、Carten-Dolan累积损伤法则，以及多种应力修正方法。
- 与可靠性分析模块无缝集成，方便进行可靠寿命分析。
- 支持常用疲劳、磨损寿命预测模型的定制。
（8）田口法稳健设计
田口法稳健设计支持静态特性参数设计和动态特性参数设计，通过定义控制、噪声、信号因素以及选择内表、外表，考虑内部干扰和外部干扰对产品质量特性的影响，确定参数的最佳水平组合，使产品的质量特性波动性小，稳健性好。
- 用信噪比评价稳健性，降低内噪声、外噪声的影响。
- 用内正交表、外正交表生成仿真或试验方案。
- 支持望目特性、望大特性、望小特性、望零特性等静态特性。
- 支持零点比例式、基准点比例式、线性式等动态特性。
（9）并行计算
并行计算模块给出了分布式并行计算解决方案，可以在方法、工作流和接口3个层次支持并行计算，支持并行计算的方法主要包括单次计算、表格计算、试验设计、可靠性分析、田口法稳健设计、可靠性优化。当仿真工作流启用并行计算时，各方法在计算时会把计算任务平均分配到网络上的多台计算机同时计算，最大限度提高计算效率，且计算过程中保证各计算机负载平衡。
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