考虑多应力耦合作用对产品退化影响的可靠性评估方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑多应力耦合作用对产品退化影响的可靠性评估方法，所述方法如下：一：建立考虑产品退化速率

Reliability evaluation method considering the influence of multi stress coupling on product degradation

【技术实现步骤摘要】
考虑多应力耦合作用对产品退化影响的可靠性评估方法


[0001]本专利技术属于产品性能退化与可靠性分析
，涉及一种产品可靠性评估方法，具体涉及一种考虑多应力耦合作用对产品退化影响的可靠性评估方法。

技术介绍

[0002]产品的可靠性评估是指通过试验等手段分析其在规定时间内能够完成规定功能的概率，是保障系统安全性、制定最优维修策略以及全面实现装备健康管理的重要前提。加速退化试验在保证产品失效机理不变的前提下，通过增大试验应力，缩短试验周期，可以获取产品丰富的性能参数退化数据。通过对这些退化数据进行准确的加速退化建模是实现产品可靠性评估的核心所在。在工程实际中，大多数产品服役于多应力综合作用下，如温度、湿度、电应力、机械应力等。一般而言，各应力对产品性能退化的影响并非独立，且具有明显的耦合作用。
[0003]当前对多应力加速退化建模的相关研究中大多认为各应力对产品退化的影响相互独立，尚未考虑多应力之间的耦合作用，这将导致建模精度不高，进而影响可靠性评估的准确性。另一方面，受到产品服役过程中各类不确定因素的影响，其退化轨迹会出现一定的波动性，这种波动性往往随着产品退化速率的增大而愈专利技术显，表现为一定的相关性。当前研究大多认为加速应力变量仅仅影响产品的退化速率，忽略了产品退化速率与退化波动之间的相关性，进而降低了加速退化建模的精度，为可靠性评估结果带来偏差。

技术实现思路

[0004]为了解决现有的产品可靠性评估方法中尚未考虑多应力耦合作用及其对产品退化速率
‑
退化波动的联合影响，进而导致可靠性评估结果不准确的问题，本专利技术提供了一种考虑多应力耦合作用对产品退化影响的可靠性评估方法。该方法量化表征了多加速应力之间的耦合作用及其对产品退化速率
‑
退化波动的联合影响，实现了产品在多应力耦合作用下的可靠性准确评估。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种考虑多应力耦合作用对产品退化影响的可靠性评估方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一：建立考虑产品退化速率
‑
退化波动相关性的性能参数退化模型：
[0008][0009]式中，X(t,S)表示产品在多应力集合S＝{S1,S2,...,S
k
,...,S
N
}耦合作用下t时刻的性能参数退化量，由退化趋势项μ(S)t和退化波动项组成；S
k
表示第k个加速应力；N为加速应力总数量；μ(S)表示在多应力耦合作用下产品的退化速率；ξ为表征产品退化速率
‑
退化波动相关性的系数；B(t)为标准布朗运动；
[0010]步骤二：建立多应力耦合作用对产品退化速率的定量影响关系：
[0011][0012][0013]式中，λ,β1,...,β
k
,γ1,...,γ
k
为待估参数；h
k
(S
k
,β
k
)表示第k个加速应力S
k
单独作用时，对产品退化速率的影响；g
k
((S\{S
k
}),γ
k
)表示多应力集合S中除S
k
外其他加速应力S\{S
k
}对S
k
老化规律的影响，即为耦合作用项；g
k
(
·
)表示耦合作用函数，其最优表征形式可由步骤五的极大似然估计过程自适应优化获得；
[0014]步骤三：根据步骤一和步骤二，建立考虑多应力耦合作用对产品退化速率
‑
退化波动联合影响的加速退化模型：
[0015][0016]步骤四：依据步骤三建立的加速退化模型，推导得到产品在多应力耦合作用下的失效分布函数和可靠度函数：
[0017][0018]R(t,S)＝1
‑
F(t,S)；
[0019]式中，F(t,S)表示产品在多应力耦合作用下的失效分布函数；Φ(
·
)表示标准正态分布；R(t,S)表示产品在多应力耦合作用下的可靠度函数；D表示失效阈值；
[0020]步骤五：基于步骤三建立的加速退化模型，构建产品退化增量的对数似然函数lnL(Θ|ΔX,S)：
[0021][0022]式中，lnL(Θ|ΔX,S)表示产品退化增量的对数似然函数；L、n、m分别表示多应力加速试验中应力组合数、样本数以及测试次数；Δt
ijl
＝t
ijl
‑
t
i(j
‑
1)l
表示在第l组加速试验中，第i个样本的第j次测试与第j
‑
1次测试的时间间隔；ΔX
ijl
表示在该测试间隔内的退化增量；
[0023]利用极大似然估计，借助群智能优化算法，以对数似然函数lnL(Θ|ΔX,S)最大为目标函数，通过遍历各加速应力在g
k
((S\{S
k
}),γ
k
)中的耦合函数形式，实现耦合作用函数g
k
(
·
)的自适应辨识与未知参数Θ＝{λ,γ1,...,γ
N
,β1,...,β
N
,ξ}估计；
[0024]步骤六：将优化得到的加速应力S
k
的最优耦合作用函数g
k
(
·
)与未知参数估计值
代入产品在多应力耦合作用下的失效分布函数和可靠度函数，即可实现产品在多应力耦合作用下的可靠性准确评估。
[0025]相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：
[0026]1、本专利技术建立了多应力耦合作用对产品退化速率的定量影响关系，其最优函数形式可由极大似然估计过程自适应优化获得，解决了产品可靠性评估过程中多应力耦合作用无法准确量化描述的问题，同时增强了该模型与各类加速退化试验数据匹配的灵活性和适用性；
[0027]2、本专利技术通过引入产品退化速率与退化波动之间的相关性，定量建立了多应力耦合作用对产品退化速率
‑
退化波动的联合影响关系，显著提升了产品可靠性评估精度，为服役于多应力综合作用下产品的运行维护与健康管理奠定基础。
附图说明
[0028]图1是考虑多应力耦合作用对产品退化影响的可靠性评估方法的流程图。
[0029]图2是应力耦合作用函数自适应优化及参数估计流程。
[0030]图3是某型号薄膜电容器在不同应力下的容值退化轨迹。
[0031]图4是分别基于本专利技术所述方法、忽略多应力耦合作用、忽略退化速率
‑
退化波动相关性的情况下得到的某型号薄膜电容器的可靠性评估结果。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑多应力耦合作用对产品退化影响的可靠性评估方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一：建立考虑产品退化速率
‑
退化波动相关性的性能参数退化模型：式中，X(t,S)表示产品在多应力集合S＝{S1,S2,...,S
k
,...,S
N
}耦合作用下t时刻的性能参数退化量，由退化趋势项μ(S)t和退化波动项组成；S
k
表示第k个加速应力；N为加速应力总数量；μ(S)表示在多应力耦合作用下产品的退化速率；ξ为表征产品退化速率
‑
退化波动相关性的系数；B(t)为标准布朗运动；步骤二：建立多应力耦合作用对产品退化速率的定量影响关系：步骤二：建立多应力耦合作用对产品退化速率的定量影响关系：式中，λ,β1,...,β
k
,γ1,...,γ
k
为待估参数；h
k
(S
k
,β
k
)表示第k个加速应力S
k
单独作用时，对产品退化速率的影响；g
k
((S\{S
k
}),γ
k
)表示多应力集合S中除S
k
外其他加速应力S\{S
k
}对S
k
老化规律的影响，即为耦合作用项；g
k
(
·
)表示耦合作用函数，其最优表征形式可由步骤五的极大似然估计过程自适应优化获得；步骤三：根据步骤一和步骤二，建立考虑多应力耦合作用对产品退化速率
‑
退化波动联合影响的加速退化模型：步骤四：依据步骤三建立的加速退化...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶雪荣，胡义凡，赵子川，陈昊，郑博恺，于松民，翟国富，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：