綜合應力加速壽命試驗方案模擬評價的理論與方法.pdf

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1、第28卷第6期宇航學報Vol.28No.62007年11月JournalofAstronauticsNovember2007綜合應力加速壽命試驗方案模擬評價的理論與方法1,21133陳文華,錢萍,方晶敏,周升俊,盧獻彪(1.浙江大學流體傳動與控制國家重點實驗室,杭州310027;2.浙江理工大學機械與自動控制學院,杭州310018;3.中國航天時代電子公司八二五廠,杭州310015)摘要:針對綜合應力加速壽命試驗方案優(yōu)劣的評價問題,以產(chǎn)品在正常應力水平時中位壽命方差的均值和標準離差作為試驗方案統(tǒng)計精度及其穩(wěn)定性的評價指標,應用蒙特卡洛模擬方法,根據(jù)

2、所提出的加速壽命試驗方案模擬評價的準則,建立了綜合應力加速壽命試驗方案的模擬評價方法;同時,應用極大似然估計理論,建立了綜合應力加速壽命試驗方案模擬評價的數(shù)學模型。對航天電連接器綜合應力加速壽命試驗方案模擬評價的結(jié)果表明,在相同的試驗次數(shù)和樣本量下,最優(yōu)試驗方案的統(tǒng)計精度及穩(wěn)定性高于均勻正交試驗方案一倍左右,因此可以比均勻正交試驗方案更好地代替全數(shù)試驗方案,實現(xiàn)航天電連接器在環(huán)境溫度和振動應力綜合作用下可靠性水平的快速評定。關鍵詞:綜合應力;加速壽命試驗;評價模擬中圖分類號:TB114.3;V442文獻標識碼:A文章編號:100021328(200

3、7)06217682060引言1航天電連接器的可靠性統(tǒng)計模型機電產(chǎn)品在儲存和使用過程中會受到各種環(huán)境航天電連接器在貯存和使用中會遭受多種環(huán)境應力的影響,要快速地評定其在實際工作環(huán)境的可應力的影響,影響其可靠性的最主要環(huán)境因素是環(huán)[2]靠性水平,就必須進行產(chǎn)品的綜合應力加速壽命試境溫度和振動應力。電連接器在溫度和振動應力驗。如果加速試驗有q個試驗應力(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]每個試驗應力均取k個應力水平,按照所有應力水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,必需進行k次壽命試驗,f(

4、t)=(m/η)(t/η)exp[-(t/η)](t>0)加速壽命試驗就有可能因試驗次數(shù)太多而無法實(1)施。為了減少試驗次數(shù),并盡量保證試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)式中,m為形狀參數(shù),η為特征壽命。計精度,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力水平和振動應力水平的綜合[1]驗方案。由于可靠性試驗費用昂貴且試驗周期作用下,若電連接器的失效機理保持不變,則其具體[3]長,是一項耗時、耗力、耗財極大的工程,為了確保試的統(tǒng)計模型可表述為:驗過程的成功,有必要對加速壽命試驗方案進行模(1)產(chǎn)品壽命t在統(tǒng)計上相互獨立且服從兩參擬評價,以檢驗經(jīng)優(yōu)化后的綜合應力加

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

6、(℃),S為隨機收稿日期:2006208228;修回日期:2007203206基金項目:國家自然科學基金(50375142)第6期陳文華等:綜合應力加速壽命試驗方案模擬評價的理論與方法17692振動應力(gPHz),A和α為待定系數(shù)。應力的提高應以不改變產(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)化為機理為準則,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℃的試驗溫度下均為接觸失效的結(jié)果,確定本1次試驗的四個溫度應力水平為105℃、120℃、135℃f(θ)=exp[(θ-μ)/σ]exp{-

7、exp[(θ-μ)/σ]}σ和158℃;另外,參考前期的試驗經(jīng)驗和試驗設備能(-∞<θ<+∞)夠提供應力范圍,確定本次試驗的四個振動應力水式中,μ=lnη,σ=1/m。則上述的統(tǒng)計模型可轉(zhuǎn)2222平為0.2g/Hz、0.45g/Hz、0.75g/Hz和1.0g/Hz?；癁楦咭话阈缘木€性-極值統(tǒng)計模型,具體可表各次試驗投試的樣本量為ni=5(i=1,2,?,K),述為:試驗的截尾時間均為τ=50h。1°產(chǎn)品壽命θ(即為lnt)在統(tǒng)計上獨立且同服若按照所有應力組合做全數(shù)壽命試驗,則需進行從極值分布;2K=4=16次壽命試驗,試驗方案如表1所示。若采2

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