基于多应力加速试验方法的智能电表寿命评估

如何准确地分析、评估多应力-多参数下智能电表的可靠性和寿命是当前热点.首先分析了在温度、湿度、电应力、振动和磁场等条件下智能电表的性能参数内涵,通过失效机理分析提炼了关键参数及其敏感应力,然后通过强化试验探索了关键参数应力极限条件,设计了加速寿命试验方案并实施,对试验数据进行退化轨迹建模、多应力加速模型研究,综合评估了智能电表可靠性和寿命水平.本文成果能为改善智能电表可靠性和寿命提供方法.     

基于伪寿命的加速退化机理一致性边界检验

根据寿命型随机变量的加速机理一致性条件,提出一种基于伪寿命的加速退化机理一致性边界检验方法,通过由低到高逐一对各个加速应力水平下的退化机理一致性进行检验,来确定加速退化机理一致性的边界应力水平.针对工程常用的两类寿命型分布——对数正态分布和Weibull分布,分别以对数标准差和形状参数为退化机理表征量,在产品伪寿命估计的基础上建立了退化机理表征量齐性检验的F统计量,导出了退化机理一致性检验拒绝域的解析式,给出了退化机理一致性边界检验的具体步骤.该方法能够充分利用多个应力水平下表征产品退化机理一致的横向信息,有效提高了检验的精度.以某镀膜平板玻璃热退化机理一致性边界温度的确定为例,分析说明了该方法的合理性与有效性.     

可修产品的步进应力加速寿命试验统计分析

为了通过可修产品在步进应力加速寿命试验中产生的故障数据,评估可修产品的寿命和可靠性指标,基于产品在两个不同应力水平下的累积故障强度函数相等的原则,提出了可修系统步进应力加速寿命试验的时间折合公式.通过反复迭代,可修系统在步进应力加速寿命试验过程中产生的故障数据可以折合到相同试验条件下.在产品进行最小修复的假设下,采用引入位置参数的三参数Weibull过程结合Peck加速模型对试验过程进行拟合.通过使用该模型对折合后的数据进行处理,外推得到了可修产品在正常应力条件下的寿命和可靠性指标.使用剩余分布抽样方法进行计算机仿真,验证本文方法的正确性.结果证明该模型和方法不仅在参数估计方面比传统的模型有更高的精度,而且还可以应用到可靠性增长试验的数据评估中.     

用非线性加速模型评估步降应力加速退化数据

基于累积损伤等效方法提出一种能够描述产品性能非线性退化过程的分段非线性加速退化模型(SNADM,Segmented Nonlinear Accelerated Degradation Model),有效解决了产品性能退化率为时变函数时其寿命难以准确评估的问题.推导了总体累积退化量函数的分段表达式,结合非线性函数和加速方程得到SNADM的表达式;用数值迭代法对SNADM进行参数辨识进而对贮存条件下产品退化轨迹统计量函数进行外推,由产品退化量分布随机过程类型确定可靠度函数,再结合失效阈值对产品贮存寿命进行评估.对某导弹制冷器进行了步降应力加速退化试验,评估结果验证了该方法的有效性和正确性.     

基于故障行为的惯导产品贮存寿命试验设计

以典型惯导产品加速度计贮存寿命评估为例，提出了一种基于故障行为模型的加速退化试验设计方法，解决了缺乏预试验数据情况下试验应力水平设计的问题。在通过对产品特性和主机理分析基础上，确定表征产品贮存寿命特征参数及试验应力，构建了考虑材料等分散性的加速度计故障行为模型，用以描述参数加速时变规律的特性。在试验应力最高水平确定的情况下，基于给定置信度和故障行为模型，以高应力水平下退化量的置信下限与低应力水平下退化量的置信上限不交叉为原则，采用基于仿真的加速退化试验设计方法，优化确定低应力和中间应力水平，从而设计给出试验剖面，并给出了加速退化试验方案优选流程，最终从备选方案集中确定加速度计试验最优方案。通过实际案例分析，验证了该方法的有效性。     

不完全加速退化的三参数幂模型线性化方法

针对加速度计零偏和标度因数不完全加速退化数据的非线性预测问题,提出一种加速度计加速退化的三参数幂函数模型线性化方法.该方法假设三参数幂函数退化轨迹模型的幂指数与加速应力无关,考虑到不同应力水平的试验时间相当时,较高应力下的参数退化速率较快,其退化轨迹与较低应力水平的相比,退化量更加接近性能参数的失效阈值,而低应力水平下退化量与失效阈值差距较大,因此最高应力水平下的退化轨迹更能反映加速度计性能参数的长期非线性退化规律.据此进一步提出了加速退化数据三参数幂函数模型幂指数确定的均方相关系数最大化原则,该原则通过高应力水平试验数据确定模型的幂指数,由此实现三参数幂函数模型的线性化,克服由于初值敏感而导致模型预测时稳健性较差的问题.为加速退化轨迹非线性模型的预测提供了一种工程化方法.     

基于随机参数逆高斯过程的加速退化建模方法

为了将随机参数退化模型应用于加速退化试验以提高可靠性评估结果的准确性，本文以逆高斯过程为例研究了基于随机参数退化模型的加速退化建模方法。利用加速系数不变原则推导出逆高斯过程各参数在不同应力下应满足的关系式，由此建立参数的加速模型，计算出加速系数，进而将加速应力下的退化数据等效折算到工作应力下。采用了随机参数的共轭先验分布，并且利用最大期望算法估计出随机参数的超参数值。仿真试验验证了所提方法的可行性和有效性，实例应用说明了所提方法具有较好的工程应用价值。     

芯片互联结构断裂失效的试验研究与统计分析

针对电子芯片互联结构失效机理复杂、寿命数据难以获取且缺乏具有理论依据支撑的寿命分布模型等问题，开展了基于退化试验数据的统计分析研究，并提出了2种统计建模方法。首先，搭建了电子芯片可靠性评估试验台，利用菊花链测试芯片为试验对象获取了互联结构的退化数据和寿命数据；其次，基于断裂力学理论，分析了互联结构断裂失效的失效机理，给出了BGA封装形式的电子芯片互联结构寿命分布服从两参数威布尔分布的理论依据，由此建立了基于寿命数据的电子芯片互联结构寿命分布模型；再次，利用退化量的分布建立了基于退化量数据的电子芯片互联结构寿命分布模型；最后，对2种统计建模方法进行比较分析。结果表明，基于退化量数据的寿命分布模型与基于寿命数据的寿命分布模型吻合度良好，2种分析方法在结果上具有一致性。      

基于Wiener过程的发动机多阶段剩余寿命预测

针对现阶段发动机的寿命预测研究没有考虑到非线性与多阶段的问题，提出了基于多阶段非线性Wiener过程的航空发动机实时剩余寿命预测的方法。该方法融合了同类型发动机的历史性能退化监测数据与个体发动机的实时监测数据。首先，考虑了发动机性能退化非线性的特点，并采用多阶段Wiener过程建立发动机的性能退化模型。然后，根据发动机的历史性能监测数据，利用极大似然估计和一维搜索方法进行参数先验分布的估计。再次，在先验分布和个体发动机的退化数据的基础上，用贝叶斯方法对参数分布更新。最后，得到个体发动机剩余寿命的实时预测值。通过实例验证本文方法预测的准确性。     

基于退化量分布时序分析的产品寿命预测

针对现有性能退化预测方法采用单调回归函数对产品退化随机过程描述不够合理的问题,从产品在各时刻退化量分布角度出发,分析退化量分布参数估计的非平稳时序类型,并对各参数估计分别采用相应类型的非平稳时序分析方法建模,进而给出一种与实际退化随机过程更为相符的基于退化量分布的产品寿命及可靠度预测方法.通过对某电子产品的退化试验,采用所提出的寿命预测方法进行了该电子产品寿命及可靠度预测.结果表明该方法相比传统方法更符合实际.     

BLDC电机温度退化多段Wiener过程建模

无刷直流（BLDC）电机应用广泛，其温度退化过程呈现多段性，需建立多段退化模型，而模型参数较多时，参数估计过程对初始值敏感且易陷入局部最优。首先，针对电机的加速退化数据进行研究，采用正态加权平均（Gauss滤波）的方式滤波，改进实际数据在模型参数的估计中的应用。然后，引入转换函数对Wiener模型改进，建立多段Wiener模型。其次，以极大化似然函数进行参数估计，计算时采用改进粒子群优化（PSO）算法得到估计值，对比非线性模型的残差的正态性，同时分析各模型理论寿命分布及实际该批次失效分布，确定多段模型合理性；得到的模型结果说明电机在退化过程中发生了退化机理的改变，且变换速度快。最后，以非线性模型不同时刻的寿命分布给出该应力下电机的寿命预测，这对电机的预测与健康管理（PHM）有重要意义。     

基于广义线性模型的固体推进剂贮存寿命评估

研究了固体推进剂在贮存过程中性能退化对贮存寿命与可靠性的影响,提出了一种基于广义线性模型的固体推进剂贮存寿命与可靠性评估方法.首先结合固体推进剂退化数据的特点,利用位置刻度模型来描述固体推进剂抗拉强度与贮存时间的关系,建立了固体推进剂的贮存寿命模型.然后利用广义线性模型,给出了贮存寿命模型系数的极大似然估计.根据极大似然估计的渐近正态性,利用Fisher信息矩阵,给出了贮存寿命与可靠度近似置信下限.结合算例表明该方法综合利用固体推进剂在不同贮存时间下的性能数据,改善了固体推进剂贮存寿命与可靠性评估精度.     

基于分段非线性Arrhenius的贮存寿命评估方法

针对对数线性阿伦尼斯模型适用于温度在较小范围内变化的情况,给出了一种阿伦尼斯模型的修正方法.结合步退应力加速寿命试验失效率高、样本量少、试验设备简单的优点,给出了一种在工程实践中利用分段非线性阿伦尼斯模型对步退应力加速贮存试验进行评估的方法.首先,基于分段非线性阿伦尼斯模型建立步退应力下失效数据折算的数学模型.其次,建立了基于全样本的极大似然函数.最后利用遗传算法解非线性方程组,得到分段非线性阿伦尼斯模型的参数估计.以雷达高度表的步退应力加速贮存试验进行实例分析,将基于分段非线性阿伦尼斯模型、基于对数线性阿伦尼斯模型的加速贮存寿命评估方法得到的计算结果与产品外场得到的平均寿命、失效率以及可靠度函数进行对比分析,基于分段非线性阿伦尼斯模型的加速贮存寿命评估方法得到的结果误差在5%范围内.验证了论文中基于分段非线性阿伦尼斯模型的步退应力加速贮存试验评估方法的有效性以及准确性.     

弹用电磁继电器贮存退化试验及其寿命预测方法

弹用电磁继电器（EMR）是国防武器系统中重要的机电元件，负责信号传递、电路保护与控制、负载切换等功能，对弹用EMR贮存可靠性的可靠评估已成为亟待解决的问题。以装备应用普遍的某型弹用EMR为例，提出一种考虑性能退化的贮存可靠性试验和评价方法。通过研制的弹用EMR贮存退化试验综合系统，获得了其贮存退化敏感参数的变化情况，对弹用EMR的贮存可靠性建模方法进行了探索性研究。提出了基于时间序列分析和小波变换方法的实测参数预处理方法，提高了预测精度。通过回归理论估计了贮存退化模型的参数，并用所建模型对弹用EMR正常温度应力下的贮存寿命进行了预测。