基于伪失效阀值随机抽样材料贮存性能变化规律推断方法技术

本发明专利技术涉及材料贮存技术领域，具体涉及一种基于伪失效阀值随机抽样材料贮存性能变化规律推断方法，包括步骤对材料进行高温恒定应力加速贮存试验，获取得到不同测试项目的试验数据，再对性能退化模型建模，对每个测试点的每个测试项目取均值作为该测试周期的数据，代入退化轨迹函数，采用最小二乘法得到参数的估计值，取温度T0下材料性能参数退化曲线上的一个点，试验检测到的最大退化量为，在区间随机抽取n个伪失效阀值，得n组参数，进而T0温度下产品关键性能参数退化曲线上的一系列点，再对这些点进行拟合，即可得到产品在自然贮存条件下关键参数的性能变化规律。条件下关键参数的性能变化规律。条件下关键参数的性能变化规律。

【技术实现步骤摘要】
基于伪失效阀值随机抽样材料贮存性能变化规律推断方法


[0001]本专利技术涉及材料贮存
，具体涉及一种基于伪失效阀值随机抽样材料贮存性能变化规律推断方法。

技术介绍

[0002]对于一些长期贮存、短时工作的产品，如武器系统，其贮存性能变化规律是研制方和使用方都非常关切的问题。为了在较短时间内获取长期贮存后产品的性能变化规律，往往需要通过加速贮存试验技术来实现，即对产品施加较高的应力水平，加快产品的老化速度，从而以较短时间贮存等效较长时间贮存，快速获取产品的长期贮存性能变化规律。
[0003]目前在工程中应用最为广泛的是高温恒定应力加速贮存试验，在获取性能退化数据后，一般都是根据材料的退化轨迹与失效阀值的干涉确定伪失效寿命，然后根据高温加速的Arrhenius模型，确定加速因子，外推正常使用条件下的寿命，进而根据假设检验确定寿命分布，从而评估产品的贮存性能和可靠性。目前已有的评估方法大致分为三类，即基于性能退化轨迹的方法、基于退化量分布的方法或基于随机过程的方法。无论哪种方法，都需要事先确定产品的失效阈值才可使用，然而工程实际中，有时材料的失效阈值难以确定。例如，SnPb焊点的剪切强度、表观电阻下降到多少就失效，往往跟其所属电路的结构、设计、使用场景密切相关，在对焊点进行贮存性能评估时难以确定其失效阈值。如何在失效阈值未知的情况下评估材料的贮存性能退化规律，现有方法都不适用。
[0004]参见图1
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图3所示，基于性能退化轨迹的加速贮存试验评估方法流程如图1所示，基于退化量分布的加速贮存试验评估方法流程如图2所示，基于随机过程的加速贮存试验评估方法（以Wiener过程方法为例）流程如图3所示，从图1~图3可见，失效阈值必须预先知道失效阈值才可行。然而工程实际中，有时材料的失效阈值难以确定。例如，SnPb焊点的剪切强度、表观电阻下降到多少就失效，往往跟其所属电路的结构、设计、使用场景密切相关，在对焊点进行贮存性能评估时难以确定其失效阈值。如何在失效阈值未知的情况下评估材料的贮存性能退化规律，现有方法都不适用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：针对目前高温恒定应力加速贮存试验无论哪种方法，都需要事先确定产品的失效阈值才可使用，然而工程实际中，有时材料的失效阈值难以确定的问题，提供一种基于伪失效阀值随机抽样材料贮存性能变化规律推断方法，不需要事先确定产品的失效阈值就可以得到材料的贮存性能退化规律。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种基于伪失效阀值随机抽样材料贮存性能变化规律推断方法，包括以下步骤：S1：对需测试的材料进行高温恒定应力加速贮存试验，得到不同测试项目的试验数据，建立不同测试项目的坐标系，并将所述试验数据分别绘制在各自对应测试项目的坐
标系中，得到不同测试项目试验数据的点状图；S2：通过所述点状图的形状判断所述实验数据属于的材料退化轨迹函数类型，再将所述性能退化数据代入根据判断得到类型的材料退化轨迹函数中，材料退化轨迹函数的类型包括线性函数、对数线性函数和双对数线性函数，所述t为试验时间，所述x(t)为材料的性能参数，所述性能参数包括剪切强度，所述和为待估计参数；S3：对材料在第个应力下，个时刻进行测量，得到性能退化数据，个时刻所述性能退化数据的均值为，将所述性能退化数据代入对应的材料的退化轨迹函数后，使用最小二乘法对所述退化轨迹函数进行拟合，得到函数类型相同、参数不同的性能退化轨迹曲线，选定数类型相同、参数不同的性能退化轨迹曲线，选定为伪失效阀值，所述为伪失效阀值，所述与所述退化轨迹曲线的干涉点为材料的一组伪寿命，将所述伪寿命代入所述退化轨迹函数得到退化轨迹方程组，使用最小二乘法解所述退化轨迹方程组的所述待估计参数和；S4：所述高温恒定应力加速贮存试验检测到最大退化量为，在区间随机抽取n个所述伪失效阀值，根据所述步骤S3得到n组所述伪寿命，将所述n组伪寿命代入所述退化轨迹函数，得到n组参数，根据所述n组参数得到T0温度下材料性能参数退化曲线上的多个点，对多个所述点进行拟合，得到材料在自然贮存条件下性能参数的贮存寿命。
[0007]进一步的，所述步骤S3中，在4个应力水平下得到4条函数类型相同、参数不同的性能退化轨迹，所述性能退化轨迹为4个温度应力下材料的性能退化轨迹，所述下材料的性能退化轨迹，所述与四条所述性能退化轨迹曲线的干涉点为材料的一组伪寿命，将所述伪寿命代入所述退化轨迹函数，得到退化轨迹方程组：使用最小二乘法解所述退化轨迹方程组得到所述参数的估计值。
[0008]进一步的，所述高温恒定应力加速贮存试验包括SnPb焊点力学性能测试，还包括SnPb焊点扩散层厚度测量，所述高温恒定应力加速贮存试验得到的数据包括SnPb焊点剪切强度，还包括SnPb焊点扩散层厚度，所述SnPb焊点剪切强度和扩散层厚度都可作为实验数
据代入材料退化轨迹函数，所述扩散层厚度作为实验数据代入材料退化轨迹函数得到的性能参数为扩散层厚度。
[0009]进一步的，所述高温恒定应力加速贮存试验中对材料设置多个测试点，每个所述测试点的每个测试项目设置2个或者3个材料，将测试结果数据取均值作为测试的最终数据，所述测试项目包括SnPb焊点的剪切强度和扩散层厚度测量。
[0010]进一步的，材料高温恒定应力加速贮存试验中将材料分为4组，每组包含78个SnPb焊点，在100℃应力水平下开展576h试验，每间隔48h开展一次破坏性测试、在118℃应力水平下开展576h试验，每间隔48h开展一次破坏性测试、在138℃应力水平下开展576h试验，每间隔48h开展一次破坏性测试、在160℃应力水平下开展288h试验，每间隔24h开展一次破坏性测试，测试参数为剪切强度和扩散层厚度，每项测试每次消耗3个材料。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：目前已有的加速贮存试验评估方法大致分为三类，即基于性能退化轨迹的方法、基于退化量分布的方法或基于随机过程的方法。无论哪种方法，都需要事先确定产品的失效阈值才可使用，而在本申请的方案中，可在失效阈值无法预知的情况下，对材料进行高温恒定应力加速贮存试验，获取性能退化数据，再对性能退化模型建模，对每个测试点的每个测试项目取均值作为该测试周期的数据，代入退化轨迹函数，采用最小二乘法得到参数的估计值，取温度T0下材料性能参数退化曲线上的一个点，设试验检测到的最大退化量为，在区间随机抽取n个伪失效阀值，得n组参数，进而T0温度下产品关键性能参数退化曲线上的一系列点，再对这些点进行拟合，即可得到产品在自然贮存条件下关键参数的性能变化规律。
附图说明
[0012]图1为基于退化轨迹的加速贮存试验评估流程图；图2为基于退化量分布的加速贮存试验评估流程图；图3为基于随机过程的加速贮存试验评估流程图；图4为技术方案总体流程图；图5为伪失效阀值与伪寿命示意图；图6为SnPb焊点扩散层厚度变化量加速寿命试验散点图；图7为SnPb焊点扩散层厚度变化量加速寿命性能退化数据图；图8为SnPb焊点常温下等效扩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于伪失效阀值随机抽样材料贮存性能变化规律推断方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：对需测试的材料进行高温恒定应力加速贮存试验，得到不同测试项目的试验数据，建立不同测试项目的坐标系，并将所述试验数据分别绘制在各自对应测试项目的坐标系中，得到不同测试项目试验数据的点状图；S2：通过所述点状图的形状判断所述实验数据属于的材料退化轨迹函数类型，再将所述性能退化数据代入根据判断得到类型的材料退化轨迹函数中，所述退化轨迹函数的类型包括线性函数、对数线性函数和双对数线性函数，所述t为试验时间，所述x(t)为材料的性能参数，所述和为待估计参数；S3：对多个材料在第个应力下，个时刻进行测量得到不同测试项目的性能退化数据，取多个所述性能退化数据的均值为，将所述性能退化数据的均值代入对应的材料退化轨迹函数后，使用最小二乘法对所述退化轨迹函数进行拟合，得到函数类型相同、参数不同的性能退化轨迹曲线，选定进行拟合，得到函数类型相同、参数不同的性能退化轨迹曲线，选定为伪失效阀值，所述效阀值，所述与所述退化轨迹曲线的干涉点为材料的一组伪寿命，将所述伪寿命代入所述退化轨迹函数得到退化轨迹方程组，使用最小二乘法解得所述退化轨迹方程组中的所述待估计参数和；S4：所述高温恒定应力加速贮存试验检测到最大退化量为，在区间随机抽取n个所述伪失效阀值，根据所述步骤S3得到n组所述伪寿命，将所述n组伪寿命代入所述退化轨迹函数，得到n组参数，根据所述n组参数得到T0温度下材料性能参数退化曲线上的多个点，对多个所述点进行拟合，得到材料在自然贮存条件下所述性能参数的贮存寿命。2.如权利要求1所述的基于伪失效阀值随机抽样材料贮存性能变化规律推断方法，其特征在于：所述步骤S3中，在4个应力水平下...

【专利技术属性】
技术研发人员：锁斌，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：