綜合應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)方案模擬評(píng)價(jià)的理論與方法.pdf

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1、第28卷第6期宇航學(xué)報(bào)Vol.28No.62007年11月JournalofAstronauticsNovember2007綜合應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)方案模擬評(píng)價(jià)的理論與方法1,21133陳文華,錢(qián)萍,方晶敏,周升俊,盧獻(xiàn)彪(1.浙江大學(xué)流體傳動(dòng)與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,杭州310027;2.浙江理工大學(xué)機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院,杭州310018;3.中國(guó)航天時(shí)代電子公司八二五廠,杭州310015)摘要:針對(duì)綜合應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)方案優(yōu)劣的評(píng)價(jià)問(wèn)題,以產(chǎn)品在正常應(yīng)力水平時(shí)中位壽命方差的均值和標(biāo)準(zhǔn)離差作為試驗(yàn)方案統(tǒng)計(jì)精度及其穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo),應(yīng)用蒙特卡洛模擬方法,根據(jù)

2、所提出的加速壽命試驗(yàn)方案模擬評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則,建立了綜合應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)方案的模擬評(píng)價(jià)方法;同時(shí),應(yīng)用極大似然估計(jì)理論,建立了綜合應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)方案模擬評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型。對(duì)航天電連接器綜合應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)方案模擬評(píng)價(jià)的結(jié)果表明,在相同的試驗(yàn)次數(shù)和樣本量下,最優(yōu)試驗(yàn)方案的統(tǒng)計(jì)精度及穩(wěn)定性高于均勻正交試驗(yàn)方案一倍左右,因此可以比均勻正交試驗(yàn)方案更好地代替全數(shù)試驗(yàn)方案,實(shí)現(xiàn)航天電連接器在環(huán)境溫度和振動(dòng)應(yīng)力綜合作用下可靠性水平的快速評(píng)定。關(guān)鍵詞:綜合應(yīng)力;加速壽命試驗(yàn);評(píng)價(jià)模擬中圖分類(lèi)號(hào):TB114.3;V442文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):100021328(200

3、7)06217682060引言1航天電連接器的可靠性統(tǒng)計(jì)模型機(jī)電產(chǎn)品在儲(chǔ)存和使用過(guò)程中會(huì)受到各種環(huán)境航天電連接器在貯存和使用中會(huì)遭受多種環(huán)境應(yīng)力的影響,要快速地評(píng)定其在實(shí)際工作環(huán)境的可應(yīng)力的影響,影響其可靠性的最主要環(huán)境因素是環(huán)[2]靠性水平,就必須進(jìn)行產(chǎn)品的綜合應(yīng)力加速壽命試境溫度和振動(dòng)應(yīng)力。電連接器在溫度和振動(dòng)應(yīng)力驗(yàn)。如果加速試驗(yàn)有q個(gè)試驗(yàn)應(yīng)力(即加速因子),的綜合作用下,電連接器的接觸壽命服從兩參數(shù)的[3]每個(gè)試驗(yàn)應(yīng)力均取k個(gè)應(yīng)力水平,按照所有應(yīng)力水Weibull分布,其概率密度函數(shù)為qm-1m平組合做全數(shù)壽命試驗(yàn),必需進(jìn)行k次壽命試驗(yàn),f(

4、t)=(m/η)(t/η)exp[-(t/η)](t>0)加速壽命試驗(yàn)就有可能因試驗(yàn)次數(shù)太多而無(wú)法實(shí)(1)施。為了減少試驗(yàn)次數(shù),并盡量保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)式中,m為形狀參數(shù),η為特征壽命。計(jì)精度,一般采用經(jīng)優(yōu)化后的均勻正交加速壽命試在不同的溫度應(yīng)力水平和振動(dòng)應(yīng)力水平的綜合[1]驗(yàn)方案。由于可靠性試驗(yàn)費(fèi)用昂貴且試驗(yàn)周期作用下,若電連接器的失效機(jī)理保持不變,則其具體[3]長(zhǎng),是一項(xiàng)耗時(shí)、耗力、耗財(cái)極大的工程,為了確保試的統(tǒng)計(jì)模型可表述為:驗(yàn)過(guò)程的成功,有必要對(duì)加速壽命試驗(yàn)方案進(jìn)行模(1)產(chǎn)品壽命t在統(tǒng)計(jì)上相互獨(dú)立且服從兩參擬評(píng)價(jià),以檢驗(yàn)經(jīng)優(yōu)化后的綜合應(yīng)力加

5、速壽命試驗(yàn)數(shù)Weibull分布;方案是否可以替代全數(shù)試驗(yàn)方案用于產(chǎn)品的可靠性(2)在不同應(yīng)力水平下,Weibull分布的形狀參評(píng)定。本文以航天電連接器為研究對(duì)象,以工作應(yīng)數(shù)m保持不變;力水平時(shí)中位壽命估計(jì)值方差的大小作為衡量試驗(yàn)(3)產(chǎn)品特征壽命η與兩應(yīng)力之間的關(guān)系滿足:-α方案優(yōu)劣的依據(jù),討論了綜合應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)方η=ASexp[ΔE/k(T+273.15)](2)案模擬評(píng)價(jià)的理論與方法,并對(duì)Y11X系列航天電式中,ΔE為激活能(eV),k為玻爾茲曼常數(shù)-4連接器的綜合應(yīng)力加速壽命方案進(jìn)行了模擬評(píng)價(jià)。(0.8617×10eVPK),T為環(huán)境溫度

6、(℃),S為隨機(jī)收稿日期:2006208228;修回日期:2007203206基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(50375142)第6期陳文華等:綜合應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)方案模擬評(píng)價(jià)的理論與方法17692振動(dòng)應(yīng)力(gPHz),A和α為待定系數(shù)。應(yīng)力的提高應(yīng)以不改變產(chǎn)品在正常工作條件的失效若令θ=lnt,則式(1)的Weibull分布就轉(zhuǎn)化為機(jī)理為準(zhǔn)則,現(xiàn)依據(jù)Y11X系列航天電連接器在[4]極值分布,其概率密度函數(shù)為158℃的試驗(yàn)溫度下均為接觸失效的結(jié)果,確定本1次試驗(yàn)的四個(gè)溫度應(yīng)力水平為105℃、120℃、135℃f(θ)=exp[(θ-μ)/σ]exp{-

7、exp[(θ-μ)/σ]}σ和158℃;另外,參考前期的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)設(shè)備能(-∞<θ<+∞)夠提供應(yīng)力范圍,確定本次試驗(yàn)的四個(gè)振動(dòng)應(yīng)力水式中,μ=lnη,σ=1/m。則上述的統(tǒng)計(jì)模型可轉(zhuǎn)2222平為0.2g/Hz、0.45g/Hz、0.75g/Hz和1.0g/Hz。化為更具一般性的線性-極值統(tǒng)計(jì)模型,具體可表各次試驗(yàn)投試的樣本量為ni=5(i=1,2,?,K),述為:試驗(yàn)的截尾時(shí)間均為τ=50h。1°產(chǎn)品壽命θ(即為lnt)在統(tǒng)計(jì)上獨(dú)立且同服若按照所有應(yīng)力組合做全數(shù)壽命試驗(yàn),則需進(jìn)行從極值分布;2K=4=16次壽命試驗(yàn),試驗(yàn)方案如表1所示。若采2

8、°在不同應(yīng)力水平下,產(chǎn)品壽命的分布參數(shù)σ用均勻正交試驗(yàn)理論對(duì)應(yīng)力水平進(jìn)行組合,則所需進(jìn)保持不變;[5]行的試驗(yàn)次數(shù)K即為相