基于加速退化试验的寿命与可靠性评估技术应用研究

对高可靠、长寿命电子产品的基于加速退化试验(ADT)的寿命与可靠性评估技术及其应用进行了研究.用漂移布朗运动拟合其退化过程,考虑退化的可加速性,综合加速模型建立了带加速的漂移布朗运动模型,根据漂移布朗运动首达时服从逆高斯分布的特点建立了可靠性评估模型,用极大似然估计与最小二乘法给出了不等采样周期的模型参数估计方法.某GaAs微波组件的算例计算结果验证了方法的有效性.     

基于性能退化数据的可靠性评估

传统的可靠性评估方法一般基于失效寿命数据，对于高可靠长寿命产品，很难通过寿命试验和加速寿命试验获得失效寿命时间，这种情况下产品的性能退化数据可提供可靠性评估的重要信息。在基于失效数据可靠性评估及性能可靠性评估方法的基础上，提出了基于退化轨迹与基于性能退化量分布两种可靠性评估方法，以对具有退化失效机理的高可靠长寿命产品进行可靠性评估。基于退化轨迹的可靠性评估方法首先选取合适的退化轨迹模型，利用退化数据对退化轨迹进行模型拟合得到模型参数，然后根据退化轨迹外推得到伪失效寿命，最后根据完全寿命试验数据的统计分析方法进行统计分析得到产品可靠性信息。基于性能退化量分布的可靠性评估方法首先计算不同测量时刻产品性能退化量的统计特征，对其进行曲线拟合得到统计特征随时间变化的函数，即性能退化量分布参数，最后利用可靠性与性能退化量分布的关系评估产品的可靠性。本文最后给出了两种可靠性评估方法的应用案例，验证了方法的正确性与有效性。     

仿真基退化试验优化设计方法研究

退化试验可以弥补寿命试验和加速寿命试验的不足,通过观测性能退化数据,对退化数据进行统计分析,实现高可靠长寿命产品的可靠性评估。如何设计试验方案使试验评估结果最准确,实验代价最小,是退化试验应用中面临的一个重要问题。本文针对解析优化方法在某些场合最优解难以得到的情况,提出了一种新的基于Monte Carlo仿真的退化试验优化设计方法,并通过算例研究了方法的有效性,针对该方法的敏感性分析结果表明,在较小的模型偏差情况下,最优的退化试验方案具有一定的鲁棒性。     

基于退化信息融合理论的可靠性预测研究

传统的可靠性评估方法一般基于失效寿命数据,而目前对于高可靠长寿命的电子产品,很难通过加速试验获得其失效寿命时间。为解决这一矛盾,将性能退化理论、信息融合技术与传统可靠性评估方法相结合,提出基于退化信息融合理论的可靠性预测的新方法,并应用某型雷达24V/2A稳压电源板的加速性能退化试验进行验证,结果表明方法用于高可靠长寿命电子产品的可靠性评估是正确有效的。     

电子整机加速贮存试验方案设计

对于长寿命高可靠的整机设备,难以通过传统的统计试验方法来验证其可靠性。而现阶段基于模型的加速试验方法受到加速模型的限制,只适用于元器件级及材料级产品。本文在充分利用元器件、材料级产品加速试验(加速寿命试验,加速退化试验)既有经验的基础上,提出了整机加速试验方法。根据整机在库房自然贮存期内和加速应力条件下两者的失效概率相等的原则计算加速贮存试验时间。基于概率统计理论,按照IEC或GJB899A中规定的方案验证整机的贮存可靠性或可靠寿命,并介绍了应用实例。     

感应电动机寿命预测的加速退化试验方法研究

感应电动机正常使用时一般具有长寿命高可靠性,为在较短时间内预测感应电动机的寿命,提出了一种简单易行的感应电动机加速退化试验方法:在电动机转轴上偏心安装圆孔叶片模拟电动机负载工作时承受的不平衡载荷,并且通过改变叶片偏心安装孔的位置模拟增大不平衡载荷。进行了3种应力形式的试验研究,以试验中测得的电动机轴心轨迹面积值表征电动机的性能退化指标,建立了轴心轨迹面积相对变化的漂移Brown运动和幂律加速退化模型,利用无偏估计法和最小二乘法得到模型参数的估计,外推获得叶片无偏心安装状态下的不平衡重力矩,以该值作为电动机正常工作时承受的不平衡载荷,预测和分析了电动机正常工作寿命和可靠性,验证了加速退化试验方法的可行性和高效性。     

加速寿命试验设计与评估软件ALT511及其应用（一）

为满足适合工程应用的加速寿命试验设计和评估需要,北京卫星环境工程研究所自研了加速寿命试验设计与评估软件ALT511。该软件由4个基本模块组成,其中“单应力一个应力水平”模块包括输入、加速因子计算、退化建模和可靠度评估4个选项卡。基于阿伦尼斯、逆幂律、广义艾琳、Norris-Landzberg以及线性5种加速模型和加速因子计算式,给出试验时间放大倍数和加速寿命试验时长的计算方法,对未失效试验件给出退化建模和伪寿命计算方法,阐述了换算成正常应力下的试验结果分布拟合方法、可靠度点估计值、可靠度下限值计算方法。最后以航天器轴承加速寿命试验为对象给出了软件应用案例。该软件融合了成熟的加速模型、试验方法、权威标准和专家经验,兼具通用性和行业特色。     

基于多元性能加速退化的航天器DC/DC电源寿命评估方法研究

文章针对航天器DC/DC电源多性能退化的特征,利用Wiener过程结合加速模型建立产品的加速性能退化模型,采用计及相关性的Copula函数对不同性能的退化数据进行融合,提出一种基于多元性能加速退化的寿命评估方法。以某型号产品作为研究对象,对通过步进应力加速退化试验获得的多元性能退化数据进行建模评估,得到产品的失效激活能与使用寿命的评估结果。该方法可缩短产品寿命评估试验的时间,合理评价不同性能退化过程之间的相关性,充分利用有限的试验数据,为具有多性能退化特征的航天小子样产品寿命评估工作提供了一种解决思路。     

基于性能退化的失效阈值变化速率对产品可靠性的影响

性能退化分析是一种有效弥补数据不足的可靠性评估方法。采用线性变化过程描述机械产品的性能退化过程,考虑产品受极值冲击和运行冲击的情况,分析性能退化过程对突发失效的阈值影响。基于变失效阈值的性能退化过程和变失效阈值的冲击过程,建立突发失效和性能退化失效同时存在下的竞争失效可靠性模型。结合实例对可靠性模型进行分析,结果表明:若采用定失效阈值,忽略失效阈值的变化,产品的可靠度会被高估;在一定范围内,机械产品的可靠度随着失效阈值变化速率的增大而下降,随着性能退化量的变大而提升。     

基于Arrhenius模型的星载电子产品加速寿命试验技术

为满足"高分三号"卫星8年长寿命在轨数据处理需求,须开展针对数据处理单元(DPU)的可靠性设计验证。针对星载DPU,采用基于阿伦尼斯(Arrhenius)模型的加速因子估计方法进行高温加速寿命试验方案设计与分析,并给出故障判定及处理准则。8年加速寿命试验结果验证了DPU产品各项功能和性能满足技术指标。加速寿命试验技术能够在较短的时间内用较低的成本快速估计星载电子产品的可靠性,在航天产品设计中具有广阔的应用前景。     

一种综合性能与寿命数据的Bayes-Bootstrap方法

对现代长寿命、高可靠产品进行可靠性评估,传统大样本寿命试验和统计推断方法存在很大困难,包括伪寿命数据方法在内的性能与寿命数据综合的可靠性评估方法也存在很多问题。提出了将性能可靠性建模与Bayes方法相结合的方式解决这一困难问题,其中对性能试验数据建立性能退化模型,并利用Bootstrap方法处理伪寿命数据导致的随机性误差和构造融合Bayes验前分布,然后利用Bayes验后分析进行可靠性统计推断。对随机斜率模型和长寿命卫星动量轮轴承组件润滑寿命的应用表明,提出的方法可以充分利用产品研制、使用过程中各种类型的信息,特别是性能试验信息,具有一定的适用性。     

固体发动机可靠性设计面临的问题及其解决方法

针对可靠性设计没有数据导致可靠度无法计算的困难,提出放弃可靠度而使用事件流分析来控制产品可靠性的方法,该方法将产品主事件分解为一系列的事件,任何一个事件都可以分为应力(L)、应构(G)、应变(B)和传递(D)4个要素,每个要素都可以提出一些可测量的工作控制指标,只要能够确保每个工作控制指标符合设计意图,就能控制产品不出现故障。根据这种观点,提出了发动机可靠性设计的事件流分析技术,先按照事件发生顺序一步步地分析产品工作中会发生的各种事件,每个事件都用LGBD的结构展开,然后分析监测每个要素需要的测量参数,以及控制每个要素需要的设计参数,从而确定完备的工作控制指标体系,并确定可靠性试验方案。该方法放弃了可靠性模型,代之以事件流模型,为可靠性设计提供一种全新方法。     

星载氮化镓固态功率放大器整机高可靠设计技术研究

为了满足星载应用对于固态功率放大器长寿命的应用需求，针对近年来研究较多的氮化镓（gallium nitride,GaN）固态功率放大器（solid state power amplifier,SSPA），阐述了器件存在的可靠性问题，提出了整机高可靠设计方法。首先，探讨了氮化镓器件的典型失效机理，给出了氮化镓器件在高场退化以及热退化方面的研究结果，分析了逆压电极化效应及热载流子效应引起器件退化的物理机制。其次，围绕降额设计、整机热设计以及电路稳定性设计，研究了如何针对氮化镓器件的特点实现星载固放的高可靠设计，并给出了典型的仿真及实验结果。最后，给出了典型的星载固态功率放大器空间环境模拟试验结果，产品在热真空试验、温循老炼以及高温老炼等试验过程中表现出了较高的稳定性和一致性，为氮化镓固态功率放大器的上星应用提供了有力的支撑。     

通信卫星系统潜在故障识别与应对方法

针对新一代高集成度、高复杂度通信卫星系统应用背景，以通信卫星平台长寿命、高可靠设计需求为牵引，提出一种基于系统理论事故模型与过程（STAMP）的系统级潜在故障识别与分析方法，在总体设计早期即提出对卫星平台各分系统的可靠性设计需求。以某地球同步轨道（GEO）通信卫星为例介绍该方法，通过构建系统控制逻辑架构自上至下地分析潜在的不安全控制过程，通过检查控制与反馈回路的各环节确定故障发生场景，提出对控制过程的约束条件以消除或降低故障发生的可能，最终形成有针对性的分系统可靠性设计需求。     

空间压力容器可靠性定量设计方法研究

针对空间压力容器常规设计方法难以满足航天技术快速发展对轻质量、低成本、高可靠的需求,基于可靠性理论中应力-强度干涉模型,建立空间压力容器可靠性设计数学模型。结合某型号钛合金球形气瓶随机变量统计数据,开展了气瓶可靠性定量设计。计算结果表明,可靠性定量设计方法能够给出产品可靠度定量指标,并在一定程度上降低空间压力容器结构重量。