一种多元广义Wiener过程性能退化可靠性分析方法技术

本发明专利技术提供一种多元广义Wiener过程性能退化可靠性分析方法，包括以下步骤：S1、采集产品环境应力数据和性能退化试验数据，建立多元广义Wiener过程性能退化分析模型；S2、对退化分析模型中的未知参数进行估计，包括定义退化分析模型中未知参数的似然函数以及对未知参数进行最优化估计；S3、基于多元广义Wiener过程性能退化分析模型对任一工况下产品的性能退化进行可靠性分析。本发明专利技术解决了传统性能退化分析方法大多不考虑环境应力变量或只考虑单个应力变量，以及传统Wiener过程有时无法描述非线性产品性能退化过程从而导致评估精度低等问题，更符合工程实际情况，能够有效提高评估精度。评估精度。评估精度。

【技术实现步骤摘要】
一种多元广义Wiener过程性能退化可靠性分析方法


[0001]本专利技术属于性能退化可靠性分析
，具体涉及一种多元广义Wiener过程性能退化可靠性分析方法。

技术介绍

[0002]性能退化分析在产品的可靠性评估、维修计划制定等中都起到重要的作用，特别是针对高可靠长寿命产品。目前的研究大多只关注于产品本身的性能退化过程，不考虑环境应力变量，有时即使在加速性能退化分析中考虑环境应力，大多也只考虑单应力。然而，对于很多现代化产品，由于其内部结构和退化失效机理都比较复杂，使其性能退化过程往往受内部和外部多种因素(如温度、湿度、电压等)共同作用和影响，例如：橡胶密封圈的压缩变形性能退化及电连接器的性能退化等常常受温度和湿度等的共同影响；LED发光性能退化问题常常受温度和电流的影响等。针对以上相关产品，若不考虑或少考虑了环境应力变量，将会直接导致评估精度低，增加了产品或系统突发停机的风险，严重时将会造成重大的财产损失和人员伤亡。
[0003]产品的性能退化失效过程主要是由外部的工作环境、工艺制造过程和内部的材料结构变化等引起的，这些因素都具有随机性，从而导致产品的性能退化过程也是一个随机过程。因此，基于随机过程理论对产品进行性能退化建模更加符合工程实际。在所有随机过程理论中，由于具有明确的物理解释和良好的数学性质，Wiener过程已经被广泛应用于多种产品的性能退化建模过程中，也已经成为目前性能退化可靠性分析建模中最常用的模型之一。
[0004]因此，针对这种多环境应力变量下产品性能退化试验可靠性分析的问题，本专利技术提出一种多元广义Wiener过程性能退化可靠性分析方法，该方法不仅能够同时考虑多个环境应力变量，而且将传统的Wiener过程扩展到具有非线性时变函数的广义Wiener过程，更加符合工程中产品实际的性能退化过程。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种多元广义Wiener过程性能退化可靠性分析方法，其解决了传统性能退化分析方法大多不考虑环境应力变量或只考虑单个应力变量，以及传统Wiener过程有时无法描述非线性产品性能退化过程从而导致评估精度低等问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种多元广义Wiener过程性能退化可靠性分析方法，包括以下步骤：S1、采集产品环境应力数据和性能退化试验数据，建立多元广义Wiener过程性能退化分析模型；S2、对多元广义Wiener过程性能退化分析模型中的未知参数进行估计，包括定义多元广义Wiener过程性能退化分析模型中未知参数的似然函数以及对未知参数进行最优化估计；
S3、基于多元广义Wiener过程性能退化分析模型对任一工况下产品的性能退化进行可靠性分析。
[0007]进一步的，所述的环境应力数据包括从产品中提取的多个环境应力变量。
[0008]进一步的，步骤S1在采集性能退化试验数据时，共投入多个产品进行性能退化试验，并分别对多个产品的实验数据进行采集，然后对性能退化试验数据中的异常值及其它无效数据进行剔除处理。
[0009]进一步的，所述多元广义Wiener过程性能退化分析模型的输入为时间，输出为产品性能退化参数。
[0010]进一步的，在对产品的性能退化进行可靠性分析时，需要预先给定产品的退化失效阈值，然后根据多元广义Wiener过程性能退化分析模型的单调性，对任一工况下产品的性能退化进行可靠性分析。
[0011]进一步的，所述可靠性分析包括可靠度估计与可靠寿命估计。
[0012]进一步的，在对未知参数进行最优化估计时，采用多维搜索算法。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术考虑到很多现代化产品性能退化失效的过程常常同时受内部和外部多种因素(如温度、湿度、电压等)的共同作用和影响，而现有研究分析方法大多只关注于产品本身的性能退化过程，不考虑环境应力变量或只考虑单应力的情况，因此，本专利技术提出的多元性能退化可靠性分析方法更符合工程实际情况，能够有效提高评估精度；2、本专利技术提出一种基于广义Wiener过程的性能退化建模方法，该建模方法同时包含两个不同时间尺度函数分别来表征性能退化参数趋势项和方差项的随机时变特征，不仅能够描述非线性的情况，而且可以退化到线性的情况，更具有一般性。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的流程示意图。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]本专利技术提供一种多元广义Wiener过程性能退化可靠性分析方法，其流程图如图1所示，本专利技术方法的具体实现包括以下步骤：步骤一：采集产品环境应力数据和性能退化试验数据，建立多元广义Wiener过程性能退化分析模型，具体实施方式如下：假设产品的性能退化失效过程受q种环境应力变量L＝(L1,L2,...,L
q
)
T
共同作用和影响下发生退化，试验共投入m个产品进行性能退化试验。
[0017]1.单个试样环境应力变量和性能退化试验数据：第i个产品在q种环境应力变量L
i
＝(L
i1
,L
i2
,...,L
iq
)
T
下进行了n
i
次测量，测试时刻分别为测得的相应性
能退化量分别为从而可以得到第i个试样的环境应力变量和性能退化试验数据分别为L
i
＝(L
i1
,L
i2
,...,L
iq
)
T
和
[0018]2.m个产品环境应力变量和性能退化试验数据采集：采集得到m个试样环境应力变量和性能退化试验数据分别为L＝(L1,L2,...,L
m
)
T
和x＝(x1,x2,
…
,x
m
)，随后对性能退化数据中的异常值及其它无效数据进行剔除处理。
[0019]3.建立产品多元广义Wiener过程性能退化分析模型：产品性能退化参数X(t,L)与q种环境应力变量L＝(L1,L2,...,L
q
)
T
和产品工作时间t间的退化模型可由下式表征：式(1)中，a为初始退化量；Λ
k
＝Λ(L
k
)为关于状态变量L
k
的严格单调函数；β
k
为与其相应的影响效应参数，k＝1,2,
…
,q；Λ
t
＝Λ
t
(t；η)和ν＝ν(t；γ)分别为关于时间t的严格单调递增函数，η和γ均为未知参数；β
t
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多元广义Wiener过程性能退化可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采集产品环境应力数据和性能退化试验数据，建立多元广义Wiener过程性能退化分析模型；S2、对多元广义Wiener过程性能退化分析模型中的未知参数进行估计，包括定义多元广义Wiener过程性能退化分析模型中未知参数的似然函数以及对未知参数进行最优化估计；S3、基于多元广义Wiener过程性能退化分析模型对任一工况下产品的性能退化进行可靠性分析。2.根据权利要求1所述的一种多元广义Wiener过程性能退化可靠性分析方法，其特征在于，所述的环境应力数据包括从产品中提取的多个环境应力变量。3.根据权利要求2所述的一种多元广义Wiener过程性能退化可靠性分析方法，其特征在于，步骤S1在采集性能退化试验数据时，共投入多个产品进行性能退化试验，并分别对多个产品的实验数据进行采集，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军星，邱明，庞晓旭，陈立海，董艳方，杨传猛，牛凯岑，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：