一种基于多应力加速退化数据的螺旋弹簧可靠性评估方法技术

本发明专利技术提供一种基于多应力加速退化数据的螺旋弹簧可靠性评估方法，实施步骤如下：一：多应力加速退化试验数据收集；二：基于加速模型有机融合的多应力加速退化模型构造；三：多应力加速退化模型参数估计；四：螺旋弹簧正常应力下可靠性评估；本发明专利技术利用加速模型有机融合方法构造多应力加速模型，结合退化模型形成螺旋弹簧多应力加速退化模型，并运用两阶段最小二乘法对多应力加速退化模型的参数进行估计，进而给出螺旋弹簧正常应力下的可靠性水平，提高了螺旋弹簧使用效能鉴定考核；本发明专利技术提出的方法原理和计算简单易懂，容易实现，方便工程技术人员掌握使用，便于应用推广。便于应用推广。便于应用推广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多应力加速退化数据的螺旋弹簧可靠性评估方法


[0001]本专利技术提供一种基于多应力加速退化数据的螺旋弹簧可靠性评估方法，它是一种基于加速模型有机融合的螺旋弹簧可靠性评估方法；它针对温度、湿度和机械应力加速下的螺旋弹簧压缩永久变形率数据，通过加速模型有机融合构造多应力加速退化模型，并运用两阶段最小二乘估计法对多应力加速退化模型参数进行估计，最终基于正常应力水平，完成螺旋弹簧可靠性评估；本专利适用于产品退化可靠性评估等相关


技术介绍

[0002]螺旋弹簧是一种由弹簧丝卷制而成的螺旋式弹簧，通过对其进行拉伸、压缩使其发生弹性形变，从而达到存储能量的目的；螺旋弹簧是机械电子行业中广泛使用的一种弹性元件，为器件密封、复位、带动、缓冲等提供动力来源，而受应力松弛影响，螺旋弹簧的弹性性能会随着使用时间的增加而逐渐降低，从而影响机械电子器件的正常运行；为了鉴定螺旋弹簧使用过程中弹性性能的变化，需要对螺旋弹簧进行应力松弛试验并分析试验数据；
[0003]由于螺旋弹簧普遍具有高可靠、长寿命特征，使其在常规试验甚至是单应力加速试验中都难以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多应力加速退化数据的螺旋弹簧可靠性评估方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一：多应力加速退化试验数据收集将螺旋弹簧分配至不同加速应力水平组合下进行试验，并收集不同加速应力水平下所有样本在不同时刻下的自由长度数据；设共有R个应力水平组合，记为{S
r
；r＝1，2，
…
，R}，其中S
r
＝(T
r
，RH
r
，MS
r
)表示第r个应力水平组合，T
r
表示第r个应力水平组合中绝对温度的取值，RH
r
表示第r个应力水平组合中相对湿度的取值，MS
r
表示第r个应力水平组合中机械应力的取值；因此，在第r个应力水平组合下第i个样本的第j次检测数据记为：{(t
r，j
，H
r，i，j
)；r＝1，2，
…
，R；i＝0，1，
…
，M
r
；j＝1，2，
…
，N
r
}
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，t
r，j
表示第r个应力水平组合下第j次检测的时间，H
r，i，j
表示第r个应力水平组合下第j次检测中第i个样本的自由长度测量值，R表示所有应力水平组合数，M
r
表示第r个应力水平组合下的样本量，N
r
表示第r个应力水平组合下样本的总测量次数；当i＝0时，对应的H
r，0，j
表示第r个应力水平组合下第i个样本的初始自由长度；此外，根据实际工程经验，螺旋弹簧的应力松弛常以压缩永久变形率进行表征，其定义为：式中，y
r，i，j
表示第r个应力水平组合下第j次检测中第i个样本的压缩永久变形率，H
r，0，j
表示第r个应力水平组合下第i个样本的初始自由长度，H
r，i，j
表示第r个应力水平组合下第i个样本第j次测得的自由长度；确定螺旋弹簧压缩永久变形率的失效阈值为D，即认为当压缩永久变形率高于D时，螺旋弹簧发生失效；步骤二：基于加速模型有机融合的多应力加速退化模型构造当应力水平组合为S
r
时，螺旋弹簧压缩永久变形率的退化模型为：y(t|S
r
)＝α0+α1(S
r
)
×
ln(t)+ε
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，t表示螺旋弹簧的加速退化试验时间，S
r
表示应力水平组合，y(t|S
r
)表示应力水平组合为S
r
下螺旋弹簧在t时刻的压缩永久变形率，α1(S
r
)为退化模型(3)在应力水平组合为S
r
下的加速系数，α0为退化模型(3)中的参数，ε表示测量误差，服从正态分布影响螺旋弹簧压缩永久变形率退化过程的应力类型为温度、湿度和机械应力，其中，温度和湿度对螺旋弹簧压缩永久变形率退化过程的影响模式利用如公式(4)所示的艾琳模型进行刻画：式中，T
r
和RH
r
分别表示第r个应力水平下的绝对温度和相对湿度，α1(T
r
，RH
r
)表示绝对温度和相对湿度分别为T
r
和RH
r
时的加速系数，k＝8.617
×
10
‑5eV/K，表示玻尔兹曼常数，β0、β1、β2为模型(4)中的三个参数；温度和机械应力对螺旋弹簧压缩永久变形率退化过程的影响模式利用如公式(5)所示的Boltzmann
‑
Arrhenius
‑
Zhurkov模型进行刻画：
式中，T
r
和MS
r
分别表示第r个应力水平下的绝对温度和机械应力，α1(T
r
，MS
r
)表示绝对温度和机械应力分别为T
r
和MS
r
时的加速系数，ρ0和ρ1为模型(5)中的两个参数；因此，为综合温度、湿度与机械应力三种应力对螺旋弹簧压缩永久变形率的影响，并保持应力间交互作用不变，基于加速模型有机融合方法，利用对数变换和指数逆变换，实现三应力加速模型构造，具体过程如下：(1)加速模型对数变换与合并首先，针对模型(4)和模型(5)开展对数变换，并合并两个模型，得到如下所示对数形式加速模型：式中，α1(T
r

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，孔雪峰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：