基于簧片退化的拍合式继电器释放电压可靠度评价方法技术

基于簧片退化的拍合式继电器释放电压可靠度评价方法，涉及一种继电器可靠度评价方法。开展弹性材料退化失效机理分析，确定簧片产生的性能退化是弹性材料的应力松弛过程，建立簧片的弹性模量随时间和预压力退化的函数模型，利用微元法迭代求解弹性材料应力松弛分析模型；建立释放电压随时间退化的数学模型，利用质量一致性数据构建批次产品样本，得到释放电压的分布特性；根据合格阈值确定释放电压的许用应力，根据应力

【技术实现步骤摘要】
基于簧片退化的拍合式继电器释放电压可靠度评价方法


[0001]本专利技术涉及一种继电器可靠度评价方法，尤其是基于簧片退化的拍合式继电器释放电压可靠度评价方法，属于继电器可靠度评价


技术介绍

[0002]拍合式继电器具有转换深度高、可多路同步切换、输入输出比大、抗干扰能力强等一系列固体器件不可替代的优点。当前拍合式继电器退化相关研究大多以整机性能参数(吸合时间、释放电压等)作为退化评估特征参数，这种以整机性能参数进行的可靠度评估虽然对其可靠应用起到一定作用，但对其如何进行可靠性设计优化，提升可靠寿命不具有指导意义。根本原因在于当前基于整机表征特性参数的拍合式继电器可靠寿命评估模型，不能反映其工作过程中失效、电参数超差的形成原因，也就无法从根本上找到导致拍合式继电器可靠寿命较差的原因，无法对继电器可靠寿命优化设计提供指导，并且由于质量一致性较差，其退化趋势存在一定差异导致可靠度评价结果不准确。因此，亟需发展新一代拍合式继电器的可靠度评估方法。
[0003]导致拍合式继电器可靠度降低的根源，在于触簧系统的退化与初始差异特性。由于触簧系统结构特性，其退化过程本质是在簧片弹性范围内，在恒定应变状态下应力不断减小的应力松弛过程。触簧系统的退化直接影响其释放电压的退化趋势，因此需要通过贮存退化试验确定簧片退化规律建立应力松弛分析模型，并对簧片初始质量一致性进行评估，再结合拉丁超立方抽样方法构建批次簧片的样本数据，导入建立的拍合式继电器的释放电压近似模型，同时将簧片应力松弛分析模型及质量一致性数据带入释放电压近似模型中，得到释放电压分布的退化特性，从而建立拍合式继电器的可靠度评价模型。
[0004]基于以上思路，本专利技术提出一种基于簧片退化的拍合式继电器释放电压可靠度评价方法，可将其应力松弛分析模型与质量一致性数据联系起来进行可靠度评价，从而对拍合式继电器可靠性优化提供方向，并保证其可靠度评价结果的准确性。

技术实现思路

[0005]为解决
技术介绍
存在的不足，本专利技术提供基于簧片退化的拍合式继电器释放电压可靠度评价方法，它将弹性材料应力松弛分析模型与质量一致性数据联系起来进行可靠度评价，增强了可靠度评价结果的准确性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：基于簧片退化的拍合式继电器释放电压可靠度评价方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：针对拍合式继电器的触簧系统结构，开展弹性材料退化失效机理分析，确定簧片在拍合式继电器中产生的性能退化是弹性材料的应力松弛过程，确定影响因素包括环境条件E
m
、材料参数M、尺寸参数S和工艺参数P，进行弹性材料加速退化试验设计并通过试验获得不同影响因素组合下的接触压力F和挠度v作为采集数据，建立簧片的弹性模量E随时间t和预压力σ退化的函数模型E＝f(σ,t,E
m
)，利用微元法迭代求解弹性材料应力松弛
分析模型F＝g(E,E
m
,M,S,P)，用于描述接触压力F在应力条件下随时间t退化的规律；
[0008]步骤二：根据拍合式继电器设计图纸和工艺文件，采用正交最小二乘方法建立描述接触压力F与释放电压V之间输入
‑
输出关系的近似模型V＝f(F)，将弹性材料应力松弛分析模型F＝g(E,E
m
,M,S,P)带入近似模型V＝f(F)建立释放电压V随时间t退化的数学模型，在此基础上，利用拍合式继电器生产过程的质量一致性数据，统计得到包括材料参数M、尺寸参数S和工艺参数P的输入参数分布的均值μ
f
和标准差σ
f
，并采用拉丁超立方抽样方法构建拍合式继电器的批次产品样本，将批次产品样本的样本值带入释放电压V随时间t退化的数学模型，得到批次产品样本在任意时刻释放电压的分布特性V{V1,V2,
…
,V
N
}；
[0009]步骤三：根据实际使用工况为拍合式继电器释放电压分配的合格阈值，确定释放电压V的许用应力[σ
F
]，当拍合式继电器在使用过程中释放电压V值随时间t退化至合格阈值，即性能强度I(t)＝I(V＝f(F))低于许用应力[σ
F
]时释放电压的性能退化造成使用故障，利用步骤二得到的任意时刻批次产品样本的释放电压V{V1,V2,
…
,V
N
}，根据应力
‑
强度干涉理论确定批次产品样本是否发生释放电压的性能失效，当满足：
[0010][0011]时，说明编号为m的批次产品样本在任意时刻t
i
时失效，定义N
f
(t
i
)为t
i
时刻失效样本的总数，则拍合式继电器在任意时刻t
i
时的可靠度R
p
(t
i
)为：
[0012][0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术解决了目前可靠度评价过程中，无法利用拍合式继电器的材料、尺寸、工艺参数量化簧片弹性材料应力松弛对可靠性的影响，导致难以保证可靠度评价准确性的问题，通过建立弹性材料应力松弛分析模型，利用质量一致性数据构建批次产品样本，得到释放电压的分布随时间的变化规律，从而根据应力
‑
强度干涉理论确定是否发生释放电压的性能失效，计算出任意时刻拍合式继电器失效样本的总数，进而实现可靠度计算，增强了可靠度评价结果的准确性。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0015]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是专利技术的一部分实施例，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做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]如图1所示，基于簧片退化的拍合式继电器释放电压可靠度评价方法，包括以下步骤：
[0017]步骤一：针对拍合式继电器的触簧系统结构，开展弹性材料退化失效机理分析，确定簧片在拍合式继电器中产生的性能退化是弹性材料的应力松弛过程，确定影响因素包括
环境条件E
m
(包括温度及预压力)、材料参数M(包括密度及泊松比)、尺寸参数S(包括长度、宽度及厚度)和工艺参数P(包括热处理参数)，进行弹性材料加速退化试验设计并通过试验获得不同影响因素组合下的接触压力F和挠度v作为采集数据，建立簧片的弹性模量E随时间t、预压力σ退化的函数模型E＝f(σ,t,E
m
)，利用微元法迭代求解弹性材料应力松弛分析模型F＝g(E,E
m
,M,S,P)，用于描述接触压力F在应力条件下随时间t退化的规律，微元法迭代求解弹性材料应力松弛分析模型的具体过程如下：
[0018]将簧片等效为n个微元组成的悬臂梁，求解每个微元的挠度dv
i
、接触压力dF
i
及其所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于簧片退化的拍合式继电器释放电压可靠度评价方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：针对拍合式继电器的触簧系统结构，开展弹性材料退化失效机理分析，确定簧片在拍合式继电器中产生的性能退化是弹性材料的应力松弛过程，确定影响因素包括环境条件E
m
、材料参数M、尺寸参数S和工艺参数P，进行弹性材料加速退化试验设计并通过试验获得不同影响因素组合下的接触压力F和挠度v作为采集数据，建立簧片的弹性模量E随时间t和预压力σ退化的函数模型E＝f(σ,t,E
m
)，利用微元法迭代求解弹性材料应力松弛分析模型F＝g(E,E
m
,M,S,P)，用于描述接触压力F在应力条件下随时间t退化的规律；步骤二：根据拍合式继电器设计图纸和工艺文件，采用正交最小二乘方法建立描述接触压力F与释放电压V之间输入
‑
输出关系的近似模型V＝f(F)，将弹性材料应力松弛分析模型F＝g(E,E
m
,M,S,P)带入近似模型V＝f(F)建立释放电压V随时间t退化的数学模型，在此基础上，利用拍合式继电器生产过程的质量一致性数据，统计得到包括材料参数M、尺寸参数S和工艺参数P的输入参数分布的均值μ
f
和标准差σ
f
，并采用拉丁超立方抽样方法构建拍合式继电器的批次产品样本，将批次产品样本的样本值带入释放电压V随时间t退化的数学模型，得到批次产品样本在任意时刻释放电压的分布特性V{V1,V2,
…
,V
N
}；步骤三：根据实际使用工况为拍合式继电器释放电压分配的合格阈值，确定释放电压V的许用应力[σ
F
]，当拍合式继电器在使用过程中释放电压V值随时间t退化至合格阈值，即性能强度I(t)＝I(V＝f(F))低于许用应力[σ
F
]时释放电压的性能退化造成使用故障，利用步骤二得到的任意时刻批次产品样本的释放电压V{V1,V2,
…
,V
N
}，根据应力
‑
强度干涉理论确定批次产品样本是否发生释放电压的性能失效，当满足：时，说明编号为m的批次产品样本在任意时刻t
i
时失效，定义N
f
(t
i
)为t
i
时刻失效样本的总数，则拍合式继电器在任意时刻t
i
时的可靠度R
p
(t
i
)为：2.根据权利要求1所述的基于簧片退化的拍合式继电器释放电压可靠度评价方法，其特征在于：所述步骤一中利用微元法迭代求解弹性材料应力松弛分析模型的具体过程如下：将簧片等效为n个微元组成的悬臂梁，求解每个微元的挠度dv
i
、接触压力dF
i
及其所受预压力σ
i
，每个微元迭代确定弹性材料应力松弛分析模型函数形式，其中，每个微元的挠度dv
i
及接触压力dF
i
关系通过如下挠曲线方程求得：式中，为截面惯性矩，l为簧片的长度，E为簧片的弹性模量，F为簧片的接触压力，x为微元处距离固定端长度，b为簧片的宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓杰，刘晓涵，陈昊，翟国富，朱桂枫，康锐，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：