寿命的可靠性综论(二)——寿命及百分寿命的统计方法

指出寿命有两种:偶然故障期的寿命、耗损故障期的寿命,前者的重要特征量为MTBF及故障率λ(t),后者的重要特征量是百分寿命(有时加上MTTF)。长寿命、高可靠的长寿命要求是:偶然故障期的故障率低、平均寿命大,并且耗损故障期的百分寿命长(或加上长的MTTF)。对后者,当前重视不够。本文介绍了正态分布(两参数对数正态分布只要取对数即成为正态分布)、两参数Weibull分布完全子样及不完全子样情况下百分寿命估计的统计方法。     

结构系统静强度与疲劳耦合可靠性的当量寿命分析

基于结构系统静强度和疲劳耦合可靠性分析方法,给出了元件静强度失效的当量寿命和当量损伤的概念。结合蒙特卡罗分析方法,讨论了当量损伤服从正态分布、对数正态分布、极值Ⅰ型分布和威布尔分布时当量寿命的概率分布形式。分析结果表明：当量损伤服从正态分布、对数正态分布、极值Ⅰ型分布时,当量寿命服从对数正态分布;当量损伤服从威布尔分布...     

指数分布定时截尾样本下步进加速寿命试验的统计分析

在产品寿命服从指数分布情况下,给出了定时截尾样本下的步进加速寿命试验的统计分析方法,根据时间折算公式建立似然函数得到各参数估计,利用最大似然估计的近似正态分布性和Fisher信息阵的简单近似式得到参数的置信限,最后对试验数据实例进行了相关的统计分析。     

基于遗传算法的寿命分布参数点估计模型研究

利用遗传算法极强的全局寻优能力，以待估计参数的置信区间为编码空间，以经验分布与所求分布误差倒数为适应度函数．建立了基于遗传算法的寿命分布参数点估计模型。分别以指数分布和正态分布伪随机数序列为样本给出了该模型的应用实例，结果表明在具有大量样本时．该模型的估计精度将高于极大似然估计。     

某型晶闸管恒加寿命试验中数据处理的Bayes方法

对寿命服从Weibull分布的某型晶闸管恒定应力加速寿命试验中的零失效数据,运用经典的统计方法和Bayes方法进行了处理,分别给出了在正常应力下失效概率的极大似然估计和多层Bayes估计,对2种估计结果与现场试验数据下所得估计结果的比较表明,Bayes估计的绝对误差为5.89×10-5,它小于极大似然估计的绝对误差2.438×10-3。随机模拟表明本文所给方法正确有效。     

综合应力加速寿命试验方案模拟评价的理论与方法

针对综合应力加速寿命试验方案优劣的评价问题,以产品在正常应力水平时中位寿命方差的均值和标准离差作为试验方案统计精度及其稳定性的评价指标,应用蒙特卡洛模拟方法,根据所提出的加速寿命试验方案模拟评价的准则,建立了综合应力加速寿命试验方案的模拟评价方法;同时,应用极大似然估计理论,建立了综合应力加速寿命试验方案模拟评价的数学模型。对航天电连接器综合应力加速寿命试验方案模拟评价的结果表明,在相同的试验次数和样本量下,最优试验方案的统计精度及稳定性高于均匀正交试验方案一倍左右,因此可以比均匀正交试验方案更好地代替全数试验方案,实现航天电连接器在环境温度和振动应力综合作用下可靠性水平的快速评定。     

多层验前信息下可靠性增长的Bayes分析

本文研究了两层验前信息下，指数寿命型可靠性增长试验中失效率A的Bayes估计问题。文中首先讨论了历次寿命试验中关于失效率的回归模型问题，然后由N阶段的可靠性增长试验的子样，运用Bayes方法，给出了两层验前信息下A的估计方法。为了说明文中的方法和工程应用。讨论了单层验前信息下的验前建模方法及其在多阶段可靠性增长试验中的运用。最后给出了失效率的具体Bayes估计的计算公式。     

两种工程化的航天器用滚动轴承加速寿命试验方法

滚动轴承是航天器转动类产品的关键零部件,对其开展寿命和可靠性评估的重要方式之一是加速寿命试验。文章提出两种工程化的航天器用滚动轴承加速寿命试验方法,介绍在加速应力、加速模型、样本量、试验时间方面的选取思路和依据,以及模型参数的估计方法;以具体的航天型号产品为对象,进行这两种方法的算例对比分析。结果表明:鉴定性试验（方案1）成本低廉,操作难度较低,但只能给出定性结论;摸底性试验（方案2）能够提供寿命、可靠度等定量结果,但所需样本量较大,试验时间较长,试验成本较高,参数估计计算过程较复杂。     

加速寿命试验设计与评估软件ALT511及其应用（二）

文章介绍了加速寿命试验设计与评估软件ALT511的单应力多个应力水平模块。该模块包括导入数据、每组应力水平寿命分布、加速模型拟合以及指定应力水平下可靠寿命值4个选项卡;给出了基于多应力水平失效数据的指数分布和威布尔分布的寿命分布拟合方法、阿伦尼斯模型和逆幂律模型的加速模型拟合方法,以及指定应力水平下考虑和不考虑置信度两种情况下的可靠寿命、失效概率密度函数和可靠度函数计算方法。最后以某航天器超声电机加速寿命试验为对象给出了软件应用案例,加速模型拟合结果与微软Excel软件拟合结果一致,可靠寿命计算结果与Minitab软件计算结果几乎一致。ALT511软件可为我国加速寿命试验软件的设计和应用提供有益参考和支撑。     

疲劳寿命分布变异系数的统计推断

Birnbaum-Saunders疲劳寿命分布是可靠性分析中常用分布之一,而变异系数是一个应用较广的参数。研究疲劳寿命分布变异系数的统计推断问题,应用此分布参数估计的最新成果,给出了此分布变异系数的区间估计和假设检验方法;给出了两个疲劳寿命分布变异系数不等关系的假设检验方法。     

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。     

齿轮寿命服从对数正态分布时的模糊Bayes可靠性预测

本文以对数正态分布为研究对象，提出了用神经网络来训练求解可靠度的网络模型，然后利用遗传算法确定估计值的隶属函数的方法。最后给出一个实例证明其有效性。     

0Cr18Ni10Ti管道钢的结构静强度可靠性评估

针对管道钢(0Cr18Ni10Ti),采用(对数)正态分布可靠性评估方法,根据已有试验数据,给出了结构静强度(屈服强度和抗拉强度)的可靠性估计,同时也给出了延伸率和断面收缩率的可靠性估计。该评估结果可用于0Cr18Ni10Ti管道钢可靠性预计。     

星载大功率GaN固态功放寿命评估方法

近年来大功率氮化镓（GaN）固态功放开始逐步星载应用,但产品可靠性仍未得到充分验证。文章提出利用加速寿命试验（ALT）和在轨工作情况相结合的方法进行大功率GaN固态功放寿命评估。首先利用故障模式、机理及影响分析（FMMEA）确定固态功放的薄弱环节和主要失效机理;然后基于阿仑尼乌斯（Arrhenius）模型研究加速寿命试验激活能和加速应力的取值方法,对产品进行75 ℃、10 000 h的加速寿命试验;最后综合加速寿命试验结果和在轨工作情况对GaN固态功放进行寿命评估。评估结果显示:该产品45 ℃条件下在轨工作时,平均无故障时间（MTTF）为1.26×106 h,失效率为7.93×10-7,15年工作可靠度为0.901。     

锂离子电池快速寿命评价技术与方法

随着锂离子电池寿命特性的提升，以及电力储能、电动汽车和航空航天等应用领域对长期运行可靠性的需求，迫切需要在较短时间内完成锂离子电池的高精度全周期寿命评价。近年来，针对锂离子电池剩余寿命的研究较多，但对以锂离子电池寿命特性验证与鉴定为目的的快速寿命评价技术和方法缺乏系统梳理。本文分析了锂离子电池寿命评价的快速、高精度、强适用性等特点，归纳了锂离子电池寿命预测的通用技术和加速寿命试验设计流程，总结了4种可操作性强的快速寿命评价方法实例，为锂离子电池设计、制造和应用提供参考和借鉴。     

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Dirichlet先验分布的加速寿命试验的Bayes分析

竞争失效场合加速寿命试验统计分析问题正在成为研究的热点,但目前的方法主要采用极大似然估计（MLE）,在小样本情形下统计精度不高。针对这一问题,以Dirichlet分布综合产品的各类可靠性先验信息,并充分考虑了试验数据的非完整性,建立了基于Dirichlet先验分布的Bayes分析方法。最后通过Monte Carlo仿真和应用算例验证方法的有效性。结果表明,由于综合了有用的先验信息,从而扩大了统计信息量,因此在小样本情形下本文方法比极大似然估计方法具有更加优良的估计性质。     

寿命的可靠性综论(一)

根据GJB451A-2005的定义,使用寿命是产品使用到无论从技术上还是经济上考虑都不宜再使用,而必须大修或报废时的寿命单位数。更具体一些,产品的(可)使用寿命是指从产品制造完成到出现不能修复(或不值得修复)的故障或不能接受的故障率时的寿命单位数。所以使用寿命与期间的故障率能否被用户接受密切相关,使用寿命期间的故障率与用户及生产方的维修后勤策略又密切相关。平均寿命不能代表使用寿命。只有产品寿命为指数分布时,故障率才为常数,正好是平均寿命的倒数。但当产品寿命不为指数分布时,平均寿命并不能使用户了解故障率,可靠寿命同样不能使用户了解故障率。在偶然故障期及耗损故障期,寿命的统计规律常用三参数(或两参数)Weibull分布、正态分布或对数正态分布描述。本文讨论在不完全子样情况下偶然故障期λ(t)的规律及根据能接受的故障率λ*确定使用寿命T*的统计方法。其后,讨论不完全子样情况下,耗损故障期确定百分寿命(p寿命)的统计方法,通过外推估计使用寿命(包括贮存寿命)的加速试验统计方法及在故障率λ(t)已知下的维修策略。     

以置信下限覆盖率为优化目标的加速寿命试验优化设计方法

航天产品长寿命高可靠的特点促使了加速寿命试验在航天领域的广泛应用。加速寿命试验优化设计可以有效地提高试验效率,对于价格昂贵的航天产品而言具有重要意义。考虑到航天产品可靠性评估主要关注可靠度置信下限,本文以置信下限覆盖率作为优化目标,提出了一种新的加速寿命试验优化设计方法。该方法可以结合实际约束条件,工程适用性较强。     

航天火工装置步进应力加速贮存寿命试验方法研究

针对航天火工装置特点．探讨了以步进加速贮存寿命试验来评定其贮存可靠性的理论与方法。为了提高试验效率和确保试验方案合理优化,提出了采用小样本摸底试验的方法。首先确定阿累尼乌斯（Arrhenius）方程中的参数,以激活能为理论基础,根据摸底试验确定的应力水平和期望的失效数对试验时间进行估计的解决思路．为温度加速试验不同水平下的试验时间的确定,提供了可供参考的指导原则。