一种基于多应力综合作用的加速退化建模评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多应力综合作用的加速退化建模评估方法，包括：构建通用多应力综合作用加速模型；获取具体的多应力综合作用加速模型；将具体的多应力综合作用加速模型作为漂移参数引入Wiener过程模型中，建立多应力加速退化模型；对多应力加速退化模型的模型参数进行估计；外推正常应力下产品的可靠性信息。本发明专利技术将加速模型表示的加速应力对于退化速率的影响分为主体效应和耦合效应两部分，并分别确定各部分的形式，使得模型适配性较高；通过多因素方差分析进行耦合效应的检验，只在模型中保留存在耦合效应的部分，可在降低模型复杂性的同时提高模型精度；将多应力加速模型引入Wiener过程，有效提高了模型的适用性，具有推广应用价值。有推广应用价值。有推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多应力综合作用的加速退化建模评估方法


[0001]本专利技术涉及加速试验
，更具体的说是涉及一种基于多应力综合作用的加速退化建模评估方法。

技术介绍

[0002]为克服传统的可靠性试验无法满足在短时间的试验中对产品进行准确的可靠性评估的缺点，加速退化试验技术逐渐发展并得到了广泛应用。其原理是在产品的失效机理不变的前提下，通过加大应力的方法在较短的试验时间内获得比正常应力下更多的产品退化信息，从而预测产品在正常条件下的使用寿命或其他可靠性信息。实现该过程的基础和关键是确定产品退化速率与应力之间的关系，即明确加速模型。
[0003]目前，在工程
已经出现了许多涉及加速退化试验的问题，但这些研究多是在单应力条件下进行的。然而随着装备技术的不断提升，各种机电设备的结构与功能越来越复杂，产品实际的性能退化往往与多个应力相关，且各应力作用效果之间相互影响，仍然以单应力或假设各应力相互独立的建模方法难以保证可靠性评估的准确性。另外，目前已有的多应力加速退化模型对于耦合效应的处理方式并不明确，且缺少耦合效应函数表达式的具体确定方法。
[0004]因此，如何建立完善的多应力加速退化建模评估方法来对产品的可靠性进行评估是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于多应力综合作用的加速退化建模评估方法
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于多应力综合作用的加速退化建模评估方法，包括以下步骤：
[0008]构建通用多应力综合作用加速模型μ(S)：所述通用多应力综合作用加速模型为模型系数α、n个应力S
i
(i＝1,2,...n)对应的主体效应函数和j(j＝1,2,...n)阶应力之间的耦合效应函数相乘，其中α，β
i
，γ
l
均为模型系数，为j阶应力耦合效应的排列组合数量；
[0009]获取具体的多应力综合作用加速模型：
[0010]根据应力类型获取所述主体效应函数的具体表达式，对不同类型的应力进行排列组合，通过多因素方差分析进行耦合效应的检验，确定存在应力耦合效应的应力组合，获取每个应力组合的耦合效应函数的若干个备选形式，根据加速退化试验数据计算每个试验样本在单位时间内退化量的变化值作为其样本退化速率，计算耦合效应函数的各个备选形式与样品退化速率之间的相关系数r，根据相关系数r的值，选择相关性最好的一种备选形式作为耦合效应函数的具体表达式，逐步确定每个应力组合的耦合效应函数的具体表达式，从而得到具体的多应力综合作用加速模型；
[0011]将具体的所述多应力综合作用加速模型作为漂移参数引入Wiener过程模型中，建立多应力加速退化模型；
[0012]对所述多应力加速退化模型的模型参数进行估计；
[0013]外推正常应力下产品的可靠性信息。
[0014]优选的，构建通用多应力综合作用加速模型μ(S)的具体内容包括：
[0015]根据广义对数线性模型，引入应力耦合效应的影响，构建通用多应力综合作用加速模型μ(S)：
[0016][0017]优选的，获取具体的多应力综合作用加速模型的具体内容包括：
[0018]根据不同类型的加速应力，依次对每个应力选取对应的主体效应函数；
[0019]将不同类型的加速应力排列组合，利用多因素方差分析检验各应力组合之间的耦合效应，根据耦合效应检验结果与预设显著性阈值对比，获取并剔除低于所述预设显著性阈值的应力耦合项；
[0020]根据应力与退化速率之间的关系，确定耦合效应函数中单个应力所对应的N个可选形式，从N个可选形式中为应力组合中每个应力依次选取一个可选形式进行累乘，将累乘后的表达式作为该应力组合对应的耦合效应函数的备选形式，直至每个应力的每个可选形式均被已选取，得到若干个耦合效应函数的备选形式，结合Pearson相关系数计算耦合效应函数的各个备选形式与样品退化速率之间的相关系数r：
[0021][0022]其中，I
k
为耦合效应函数的第k个备选形式的值，I为所有备选形式值的均值，μ
k
为第k个备选形式所对应的样品退化速率，为所有退化速率的均值；
[0023]计算并比较各备选形式的Pearson相关系数的值，选取相关性最好的一组作为耦合效应函数的表达形式；将各部分代入通用多应力综合作用加速模型中得到具体的多应力综合作用加速模型。
[0024]优选的，所述多因素方差分析是指将退化速率的总变差分解为单个加速应力独立作用引起的变差、应力耦合效应引起的变差和随机因素引起的变差，表示为：
[0025]SST＝SSS
A
+SSS
B
+SSS
AB
+SSE (3)
[0026]其中，SST为退化速率的总变差；SSS
A
、SSS
B
分别为应力S
A
、S
B
独立作用引起的变差；SSS
AB
为应力S
A
和S
B
耦合效应引起的变差；SSE为随机因素引起的变差；
[0027]将各变差在退化速率总变差中所占的比例作为显著性。
[0028]优选的，应力类型包括温度、电应力、振动、湿度和/或机械应力；
[0029]温度加速应力所对应的主体效应函数的具体表达式包括：Arrhenius模型或Eyring模型；
[0030]电应力、振动和湿度加速应力所对应的主体效应函数的具体表达式包括：逆幂律模型；
[0031]机械加速应力所对应的主体效应函数的具体表达式包括：Basquin模型。
[0032]优选的，多应力加速退化模型为：
[0033]X(t)＝μ(S)t+σB(t) (4)
[0034]其中，μ(S)为漂移参数，σ为扩散参数；B(t)为标准布朗运动。
[0035]优选的，对所述多应力加速退化模型的模型参数进行估计的具体内容包括：
[0036]根据最小二乘原理，建立多应力综合作用加速模型的标准回归模型：
[0037]μ＝S
·
λ+ε (5)
[0038]其中，λ＝(α,β1,β2,...β
n
,γ1,γ2,...γ
n！
)
T
为模型参数向量，共有m个未知参数；μ＝(μ1,μ2,...,μ
n
)
T
为退化样本数据中的退化速率，n≥m；
[0039]通过最小化目标参数，使得退化速率样本观测值与预测值之间的误差最小：
[0040][0041]其中，得到模型参数向量λ的最小二乘估计为：
[0042][0043]通过回归检验判断未知参数估计值的合理性；计算的决定系数R2、F统计量、显著性概率p和误差方差，验证的精度；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多应力综合作用的加速退化建模评估方法，其特征在于，包括以下步骤：构建通用多应力综合作用加速模型μ(S)：所述通用多应力综合作用加速模型为模型系数α、n个应力S
i
(i＝1,2,...n)对应的主体效应函数和j(j＝1,2,...n)阶应力之间的耦合效应函数相乘，其中α，β
i
，γ
l
均为模型系数，为j阶应力耦合效应的排列组合数量；获取具体的多应力综合作用加速模型：根据应力类型获取所述主体效应函数的具体表达式，对不同类型的应力进行排列组合，通过多因素方差分析进行耦合效应的检验，确定存在应力耦合效应的应力组合，获取每个应力组合的耦合效应函数的若干个备选形式，根据加速退化试验数据计算每个试验样本在单位时间内退化量的变化值作为其样本退化速率，计算耦合效应函数的各个备选形式与样品退化速率之间的相关系数r，根据相关系数r的值，选择相关性最好的一种备选形式作为耦合效应函数的具体表达式，逐步确定每个应力组合的耦合效应函数的具体表达式，从而得到具体的多应力综合作用加速模型；将具体的所述多应力综合作用加速模型作为漂移参数引入Wiener过程模型中，建立多应力加速退化模型；对所述多应力加速退化模型的模型参数进行估计；外推正常应力下产品的可靠性信息。2.根据权利要求1所述的一种基于多应力综合作用的加速退化建模评估方法，其特征在于，构建通用多应力综合作用加速模型μ(S)的具体内容包括：根据广义对数线性模型，引入应力耦合效应的影响，构建通用多应力综合作用加速模型μ(S)：3.根据权利要求1所述的一种基于多应力综合作用的加速退化建模评估方法，其特征在于，获取具体的多应力综合作用加速模型的具体内容包括：根据不同类型的加速应力，依次对每个应力选取对应的主体效应函数；将不同类型的加速应力排列组合，利用多因素方差分析检验各应力组合之间的耦合效应，根据耦合效应检验结果与预设显著性阈值对比，获取并剔除低于所述预设显著性阈值的应力耦合项；根据应力与退化速率之间的关系，确定耦合效应函数中单个应力所对应的N个可选形式，从N个可选形式中为应力组合中每个应力依次选取一个可选形式进行累乘，将累乘后的表达式作为该应力组合对应的耦合效应函数的备选形式，直至每个应力的每个可选形式均被已选取，得到若干个耦合效应函数的备选形式，结合Pearson相关系数计算耦合效应函数的各个备选形式与样品退化速率之间的相关系数r：
其中，I
k
为耦合效应函数的第k个备选形式的值，为所有备选形式值的均值，μ
k
为第k个备选形式所对应的样品退化速率，为所有退化速率的均值；计算并比较各备选形式的Pearson相关系数的值，选取相关性最好的一组作为耦合效应函数的表达形式；将各部分代入通用多应力综合作用加速模型中得到具体的多应力综合作用加速模型。4.根据权利要求1所述的一种基于多应力综合作用的加速退化建模评估方法，其特征在于，所述多因素方差分析是指将退化速率的总变差分解为单个加速应力独立作用引起的变差、应力耦合效应引起的变差和随机因素引起的变差，表示为：SST＝SSS
A
+SSS
B
+SSS
A...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊枭剑，王哲哲，刘树林，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：