双应力加速模型的建立及参数估计

建立了威布尔分布下的双应力加速模型并给出了相应的参数估计方法。利用这种模型进行机械产品的加速寿命试验,具有试验时间短、适用于任意变动载荷等特点,是高可靠性产品寿命评估和可靠性分析的一种新方法。     

小样本条件下多应力加速寿命试验预测方法

鉴于导弹中的电子设备价格昂贵、可用于试验的样本量少,在开展加速试验以及寿命预测的实际工作中通常为小样本的背景。文章研究探索小样本条件下多应力加速试验寿命预测方法,分别建立通用对数线性模型、 BAS-BP神经网络模型、灰色–支持向量回归模型,结合多应力加速试验数据在各应力条件下的样本容量分别为 56组、20组、10组、5组的情况下,比较 3种模型的预测效果,分析各模型的适用场合和时机,探索小样本条件下模型的选优问题,为小样本条件下多应力加速试验寿命预测提供有益的借鉴。     

加速寿命试验的理论基础(Ⅰ)

提出了有效的加速寿命试验对加速系数的要求，讨论了加速系数的性质与用途，并给出了常见的失效分布族。     

基于应力分布模型的随机疲劳加速试验设计

将两段式S-N曲线应用于Dirlik随机振动疲劳寿命预测模型,分段计算各自的疲劳损伤并进行叠加。基于该模型所模拟的应力幅值分布,推导了在两段式S-N曲线的情况下激励放大倍数同疲劳寿命之间的等效关系,并提出了基于该等效关系的加速试验寿命换算方法,为加速试验应力等级的确定提供了参考。针对随机振动中小应力幅占比较大的情况,该方法优化了这一部分的损伤计算方式,同时该方法还可以推广至超高周疲劳等需要使用多段式S-N曲线表达疲劳性能的情况中去,得到更加贴近实际的理论疲劳寿命与加速寿命间的等效关系。通过分析算例表明,在两段式S-N曲线下,应力与寿命也大体呈现出了两段式的对数线性关系,并使用文献中的试验数据进行了验证。     

基于加速退化原理的光纤陀螺性能保持期评估方法研究

为评估光纤陀螺在长期贮存条件下的性能保持期,从光纤陀螺自身的特点出发,根据贮存环境的具体要求,详细分析了加速试验过程中试验应力及应力量值的选取,明确了试验样品的分配及具体试验时间估算方式。通过加速退化的手段得到样品的零偏和标度因数等数据,结合可靠性工程领域的成熟方法和理论,采用灰色系统模型和线性退化模型得到外推时间,计算Weibull分布的形状参数和寿命参数,并根据Arrhenius模型对光纤陀螺的性能保持期进行了预测。试验结果表明,采用ASE光源的0.01(°)/h量级的光纤陀螺,其性能保持期可以超过3a。     

基于加速退化试验和粒子滤波的电子设备故障预测方法

针对导弹电子设备故障预测问题,提出了一种基于综合环境加速退化试验(ADT)和粒子滤波的故障预测新方法。首先,不同于传统的ADT方案,仅以单个样本为试验对象,采用步进加速的思想,将性能退化理论拓展为加速性能退化理论(APDT),建立基于电子设备寿命退化速度的加速寿命退化模型。其次,为克服环境应力等测试不确定性因素对预测精度的影响,定义了电子设备退化度的概念,将寿命预测的不确定性问题转化为设备退化度最优估计问题,利用改进粒子滤波算法求解出电子产品动态退化的最优估计值,进而实现设备的全寿命评估。最后,实例说明该方法可行、有效,并大大提高了试验的效费比。     

综合应力加速贮存试验方案优化设计

针对电子产品在贮存过程中受到的复杂环境应力及现阶段主要采用单应力加速贮存试验的现状,提出一种基于累积损伤理论的温度-湿度步降加速贮存试验方案的优化设计方法。以电子设备正常应力水平下中位寿命估计值的最小渐近方差为目标,以各加速应力水平为设计变量,结合极大似然估计理论,建立了温度-湿度综合应力加速贮存试验方案优化设计的数学模型。对某电度表的综合应力加速贮存试验进行优化设计,利用遗传算法解得k=5时的方案为最优方案。利用Monte Carlo仿真进一步证明k=5时的方案为最优方案。经优化后的试验方案不仅可以满足小样本综合应力加速贮存试验的优化设计,而且能够保证试验数据的估计精度,减少试验次数,缩短试验时间和节约费用。     

Methods to determine stress profile in ALT based on theoretical life models

With the recent products being more reliable,engineers cannot obtain enough failure or degradation information through the design period and even the product lifetime,therefore,accelerated life test(ALT)has become the most popular way to quantify the life characteristics of products.Test design is the most essential topic,such as testing duration,stress profile,data inference,etc.In this paper,a method and procedure based on theoretical life models is proposed to determine the accelerated stress profile.Firstly,the method for theoretical life calculation is put forward based on the main failure mechanism analysis and the theoretical life models.Secondly,the method is provided to determine the accelerated stress profile,including the method to determine the accelerated stress types and the stress range on the basis of the main failure mechanism analysis,the method to determine the acceleration factor and the accelerated stress level based on life quantitative calculation models,and the collaborative analysis method of the accelerated test time while taking the multiple failure mechanisms into consideration.Lastly,the actuator is taken as an example to describe the procedure of the method and the engineering applicability and the validity are verified.     

机载计算机结构加速寿命试验原理及实现

加速寿命试验是解决高可靠、长寿命产品可靠性评估等问题的重要加速试验技术。传统的寿命试验方法需耗费大量的时间与成本,而加速寿命试验则通过提高应力水平来加速产品性能衰退,在可以接受的时间内得到有效的试验数据,并预测出产品在正常应力下的寿命。介绍了加速寿命试验产生的背景、基本概念、基本假设、基本理论和具体实现步骤,并以某机栽计算机为例,说明了加速寿命试验的应用过程。     

恒定应力无失效加速寿命试验可靠性分析方法

针对工程中缺少有效方法处理加速寿命试验中出现的无失效数据的情况,提出一种恒定应力水平下的无失效加速寿命试验可靠性分析方法.该方法首先将各个加速应力水平下的无失效寿命试验数据转换到正常应力水平,然后通过对正常应力水平下的无失效寿命数据进行分析,实现产品的可靠性评估与寿命预测.利用该方法对某型号卫星地球敏感器扰性枢轴的无失效加速寿命试验数据进行分析处理,结果表明该方法切实可行,能够充分利用各个加速应力水平下产品的无失效试验数据,较好地解决了产品进行无失效加速寿命试验的可靠性评估和寿命预测问题.      

基于BP神经网络的多应力加速寿命试验预测方法

 针对多应力加速寿命试验(ALT)中传统的寿命预测方法存在建立加速模型及求解多元似然方程组困难的缺点,基于反向传播(BP)人工神经网络(ANN),利用BP神经网络良好的预测特性,建立了多应力恒定加速寿命试验寿命预测模型。首先,以加速寿命试验中的加速应力水平和通过经验分布得到的可靠度作为网络训练输入向量;以非线性最小二乘法对原始失效数据进行拟合并得到回归方程,利用回归方程生成大量的仿真数据作为训练目标向量;然后,建立3层BP神经网络并对网络进行训练。最后,把正常应力水平和设定的可靠度输入训练好的网络,得到预测的失效时间,进而给出可靠度函数的预测曲线。通过仿真算例对本方法进行验证,预测值和仿真值相比较表明,所建立的网络能反映应力水平、可靠度与寿命的关系,为多应力加速寿命试验的寿命预测提供了新的思路。     

空空导弹电子产品加速寿命试验模型研究及应用

为快速预估某空空导弹电子产品的贮存使用寿命,针对其不同贮存使用环境,利用加速寿命试验的设计原则,设计了加速老化试验方案,并对弹用三极管电子产品进行了加速老化试验,根据试验数据拟合了相应的模型参数。该试验方法及模型为准确评估空空导弹在不同环境应力下的技术状态提供了有效的研究途径。     

加速寿命试验的理论基础(Ⅱ)

给出了常见失效分布失效机理不变的条件及加速系数的表达式及适应于加速寿命试验的失效分布，并对时间折算公式及加速寿命试验的基本假设进行了讨论。     

SYNTHETIC STRESS LIFE TESTING OF MECHATRONIC PRODUCTS UNDER VARIABLE STRESS SPECTRUM

Mechatronic products usually endure the variable stress spectrum when they operate in certain operational condition and environmental condition, which obey the Weibull distribution. In accordance with the features of mechatronic product, this paper analyzes the failure mode, its corresponding sensitive stress and the design principles of life testing profiles. Based on the above analyses, this paper presents a synthetic stress life testing method based on the hybrid Weibull distribution and its statistical method under variable stress spectrum to evaluate the reliability and life indices of mechatronic products. Because the mechatronic products have many characteristics such as high price, long life and small testing samples, the synthetic stress life testing method under variable load spectrum can simulate the real various spectra, decrease the life testing time and reduce the testing samples. So it is effective to carry out the life testing to mechatronic products. The application results of hydraulic pumps indicate that this method can easily handle the experimental data under variable amplitude spectrum, obtain the high precision parameters point estimation and confidence interval estimation and reduce the testing cost greatly.     

规范疲劳寿命及其标准差

从理论上严格证明了服从对数正态分布的试验寿命的样本标准差服从S分布,给出了母体标准差的无偏估计公式及纠偏系数表。给出了一定置信度下试验寿命安全标准差的计算公式及计算所必须的表格。提出了规范疲劳寿命的概念,它的标准差是试验寿命标准差的加权平均值。     

一种适用于应力疲劳和应变疲劳的通用寿命模型

本文通过应变分布对寿命的影响函数分析,导出了一种适用于应力疲劳和应变疲劳的通用寿命模型。通过应变分布影响系数把应变疲劳与应力疲劳联系起来。该方法不仅可用于构件从应力疲劳到应变疲劳的各类疲劳寿命预测,还可用于构件的疲劳试验模拟件设计。文中列举了各种典型材料的典型应力集中试件的算例。      

基于加速退化模型的卫星组件寿命与可靠性评估方法

针对卫星产品长寿命、高可靠性的特点,提出了使用加速退化试验的方法来评估卫星用微波接收机的寿命与可靠性指标.首先,在确定微波接收机关键模块与相应失效机理的基础上,选择了适用的加速模型.然后,通过分析产品性能的实际退化过程,选择漂移布朗运动对此进行拟合,并结合漂移布朗运动首达时(first passage time)服从逆高斯分布的特点,建立了产品的可靠性模型.最后,采用极大似然结合最小二乘的评估方法,对该关键模块的恒定应力加速退化试验的蒙特卡罗仿真结果,进行了产品的寿命与可靠性评估并且得到了合理的结果,从而验证了本文方法的正确性.     

某涡扇发动机高压涡轮盘螺栓孔低循环疲劳模拟件设计

以拉伸应变能寿命预测模型为理论基础,提出了低循环疲劳模拟试验件(简称模拟件)设计的基本准则。针对某涡扇发动机高压涡轮盘螺栓孔部位进行了模拟件优化设计,设计时综合考虑了试验器能力、螺纹连接强度和所需毛坯盘数量等限制因素。优化目标为模拟件与螺栓孔虚拟裂纹0.8mm内第一主应力和第一主应变分布一致,以及最大应力点第二主应力与第一主应力比值一致。对设计结果进行了弹塑性校核。采用该模拟件构型进行了试验研究,由模拟件试验数据得到的安全寿命和轮盘试验给出的安全寿命的差距为4.48%。      

初始缺陷尺寸分布的尺寸效应研究

疲劳结构可能的开裂区域面积不同引起结构可能萌生裂纹的初始缺陷尺寸分布各异是造成"疲劳尺寸效应" 的一个可能解释。研究了试样测试部分尺寸大小与萌生裂纹的初始缺陷尺寸分布的关系,并建立了分析模型。模型利用已知的小尺寸试样的初始缺陷尺寸分布和大小试样的开裂面积比,推导出了相同条件下未知大尺寸试样的初始缺陷尺寸分布。这为结构完整性研究以及基于小裂纹扩展理论大尺寸试样的耐久性分析和疲劳全寿命预测打下基础,并为进一步研究"疲劳尺寸效应"创造了条件。     

一种多部位损伤全寿命分析的工程方法

提出了一种多部位损伤全寿命分析的工程方法,该方法包含3部分内容。对多裂纹萌生问题,通过研究多细节结构中裂纹萌生机理,将裂纹萌生寿命的取值事件转化为3个独立事件的积事件,前者的发生概率等于3个独立事件发生概率的乘积,3个独立事件的发生概率可由单细节结构裂纹萌生寿命的概率分布求得。从而可由单细节结构裂纹萌生寿命概率分布得到多细节结构中依次出现的各条裂纹的萌生寿命的概率分布。对多裂纹扩展问题,先通过有限元方法计算出多裂纹指定长度组合下的应力强度因子,然后引入响应面法,定量地建立了裂纹长度与应力强度因子之间的函数关系,由响应面模型得到多裂纹任意长度组合下的应力强度因子,最后采用循环接循环法进行裂纹扩展分析。对多裂纹结构失效分析,采用亚临界条件判断结构是否失效,认为结构上萌生的首条裂纹与第2条裂纹的位置相邻,裂纹发生首次连通时,结构失效。进行了单细节带孔板与多细节带孔板的裂纹萌生扩展试验,并对多细节带孔板的裂纹萌生扩展寿命和首次裂纹连通寿命进行了预测。预测结果和试验结果吻合良好,表明该方法是有效的。