Weibull分布下绕线联轴器双应力加速寿命试验研究

针对绕线联轴器具有较长的工作寿命,其可靠性很难快速评定的问题,采用恒加试验方法,进行了绕线联轴器双应力加速寿命试验及其失效寿命数据的统计分析;在加速寿命试验中,通过对绕线联轴器的失效机理进行分析,确定了加速应力及加速模型,采用Escobar-Meeker(E-M)法确定了加速寿命试验的条件矩阵;失效寿命数据的统计分析中,假设绕线联轴器的寿命服从威布尔分布,利用威布尔概率纸检验和巴特利特检验相结合的方式对绕线联轴器的寿命分布进行检验;利用极大似然估计法(MLE)和最佳线性无偏估计法(BLUE)确定分布模型的形状参数和特征寿命,并对参数估计方法进行了分析比较;对绕线联轴器双应力恒加试验数据的统计分析表明:绕线联轴器的寿命可用双应力逆幂律-Weibull精确描述,获得了加速应力-寿命模型,某型绕线联轴器在正常转速水平1000 r/min,正常扭矩水平0.6 Nm下可靠性指标的最佳线性无偏估计。

双应力交叉步进加速退化试验下大功率半导体激光器寿命预测方法

高可靠性已成为大功率半导体激光器实用化的重要指标之一,而寿命预测是大功率半导体激光器可靠性评估的首要环节。文中提出了一种双应力交叉步进加速退化的试验方法,对830 nm F-mount封装的大功率半导体激光器进行了四种不同的双应力条件A[22℃,1.4 A],B[42℃,1.4 A],C[42℃,1.8 A],D[62℃,1.8 A]下的电流-温度交叉步进加速退化试验研究,对光输出功率退化轨迹进行拟合,按照80%功率退化作为失效判据,结合修正后的艾琳模型和威布尔分布外推得到器件在正常工作条件下的平均失效时间(MTTF)为5811 h。文中给出了完整的加速退化模型建立过程与详细的外推寿命计算方法,并对模型进行了准确性检验,误差不超过10%。该方法相比单应力恒定加速试验方法,可以大幅度节约试验时间和试验成本,这对于大功率半导体激光器的自主研制具有重要的指导意义。

双应力同步降压与双应力交叉步降压实验的数值模拟与应用

为进一步比较可靠性工程中评估产品寿命的2种常规方法(双应力同步降压加速寿命实验和双应力交叉步降压加速寿命实验)的实验效率,课题组借助计算机仿真,并调用服从Weibull分布的产品寿命的典型算例,比较了2种实验方法的时间消耗和产品失效速率,发现在相同实验条件下双应力同步降压加速寿命实验方法提高的实验效率更显著。课题组在双应力同步降压加速寿命实验失效时间曲线的基础上,利用蒙特卡罗法研究了Weibull分布中形状参数m对不同样本数与不同应力水平下双应力同步降压加速寿命试验的失效时间和效率的影响。结果表明:在相同形状参数下,各应力水平的失效时间曲线的趋势一致;在同一应力水平下,不同形状参数的失效时间曲线稳定相交于各样本容量的63%。这一结论也适用于其他的双应力加速寿命实验。课题组基于双应力同步降压加速寿命实验方法,建立了一种绕线联轴器加速退化模型,并推导出了一种在绕线联轴器正常工作条件下预测产品可靠性寿命的数学模型。解析结果表明该预测模型能够有效预测绕线联轴器的真实寿命。

考虑延缓纠正的双应力加速可靠性增长试验方法

目的缩短传统加速可靠性增长试验时间,以及考虑延缓纠正方式对产品可靠性的影响。方法提出考虑延缓纠正的双应力加速可靠性增长试验方法,首先,采用基于延缓纠正AMSAA模型跟踪可靠性增长过程,并采用极大似然估计方法估计模型参数;其次,以温度和振动作为加速应力为例,开展加速寿命试验,获得试验数据,基于广义艾琳模型,通过最小二乘估计方法得到加速系数;然后,将产品可靠性外推到正常应力水平。结果航空蓄电池应用案例分析表明,与基于单应力加载的高应力加速可靠性增长试验相比,所提方法能够缩短29.4%的试验时间,并且采用延缓纠正方式对产品的可靠性有影响。结论为产品在双应力加载方式和采用延缓纠正方式下开展高应力加速可靠性增长试验的可靠性评估提供了技术手段。

双应力平台星形结构的设计与力学性能

为实现多孔格栅类结构平台应力和能量吸收的可调控,提出了一种双应力平台星形结构的设计方法,设计并制备了3种双应力平台星形结构。采用实验、理论分析与数值模拟相结合的方法研究了结构在面内压缩载荷下的力学行为和能量吸收性能。结果表明,双应力平台星形结构的载荷-位移曲线呈现两个明显的平台阶段,结构的几何参数和肋板数对结构变形的稳定性以及平台应力的大小存在显著影响。平台应力的理论预测结果与实验、数值模拟结果吻合较好。通过调整相应的设计参数,能够有效地调控结构在压缩过程中的平台应力和能量吸收能力。为了进一步提高双应力平台星形结构的能量吸收性能,以结构的质量和比吸能为设计变量,进行了多目标优化。采用基于径向基耦合多项式函数代理模型和遗传算法(NSGA-Ⅱ),使结构比吸能最大化的同时质量最小化。与最初设计的结构相比,优化后结构的质量减小了6.0%,比吸能提高了21.5%。

双应力步进加速退化试验统计分析研究--模型与方法

针对新研制、高可靠、长寿命产品样本量小的特点及单一加速应力水平的极限问题,提出双应力交叉步进加速退化试验方法,实现其寿命及可靠性评估。通过建立包含剩余标准化系数的退化轨迹模型,描述退化量与应力水平相关产品的性能退化规律。利用基于累积损伤模型及时间折算的模型参数估计方法进行加速退化数据的统计分析,得到产品在使用应力水平下的寿命及可靠性信息。以具有退化失效特点的典型电真空器件电子倍增器为对象进行方法应用,应用结果验证了该方法的有效性。

气缸双应力恒加试验的优化设计

基于三个未知参数的加速方程,在假定产品寿命服从两参数Weibull分布的条件下,以正常应力水平下特征寿命的极大似然估计(Maximum likelihood estimation,MLE)渐近方差最小为设计原则,建立气缸双应力恒加试验优化模型,设计优化方案;分别选择传统方案与优化方案实施双应力加速寿命试验,根据传统方案和优化方案理论,确定加速应力谱及试验条件矩阵;做了各组应力下参数估计与评价,通过试验数据验证,证明此方案在不影响统计精度的前提下,精确地复现了正常应力下气缸寿命的各项指标,有效地缩短了试验周期,降低了试验成本。

双应力交叉步降加速寿命试验优化设计Monte-Carlo仿真

为进一步缩短试验时间,实现产品可靠性的快速评定,在综合应力加速寿命试验优化方案设计的基础上,提出了一种基于Monte-Carlo仿真的双应力交叉步降加速寿命试验优化设计方法。采用Monte-Carlo对步降加速寿命试验进行仿真模拟,以正常使用应力下的p阶分位寿命渐近方差估计为目标函数,以各试验应力水平及对应应力下的试验截尾数作为设计变量,采用MLE理论进行统计分析,建立了基于仿真的双应力交叉步降加速寿命试验优化设计模型。最后通过三次样条插值拟合理论对目标函数进行拟合,降低了仿真规模,提高了试验效率,为电子装备寿命预测的加速试验方案优化设计提供技术支撑。

宇航用光纤陀螺双应力步进加速退化技术

光纤陀螺在宇航环境中会承受多种环境应力的作用,针对光纤陀螺在单一加速应力作用下的极限问题,提出双应力交叉步进加速退化试验方法,实现了寿命和可靠性评估。通过建立包含剩余标准化系数的退化轨迹模型,描述了光纤陀螺退化量与应力水平的关系。基于累积损伤模型及时间折算的模型参数估计方法进行加速退化数据的统计分析,得到光纤陀螺在使用应力水平下的寿命及可靠性信息。以光纤陀螺为对象,验证了此方法的有效性。

小样本条件下双应力步降加速退化试验优化设计

针对小样本条件下高可靠性长寿命产品的性能往往受到多个应力的影响,且在加速退化试验中该类产品在有限试验时间内难以获得大量性能退化信息的问题,提出一种小样本条件下双应力步降加速退化试验优化设计方法。采用Monte-Carlo对加速试验进行仿真模拟,在样本量大小一定的条件下,以监测频率、应力水平数、监测次数作为设计变量,以总的试验费用作为约束条件,以正常使用应力下的p阶分位寿命渐进方差估计作为目标函数,建立小样本条件下双应力步降加速退化试验优化设计模型。通过仿真实例,验证该方法的有效性、可行性。

双应力恒加试验Weibull分布型产品置信可靠性评估模型

为了有效快速评估高可靠性长寿命产品在正常应力条件下的可靠性,提出了一种双应力恒加试验Weibull分布型产品置信可靠性评估模型。首先,采用加速寿命试验(accelerated life test,ALT)技术,建立广义Eyring-Weibull可靠性模型,假定试验各应力水平组合下Weibull分布的形状参数相同,且尺度参数与各应力水平组合间呈对数线性关系。其次,给出了Weibull分布定时截尾双应力恒加试验的极大似然估计(maximum likelihood estimation,MLE)方法、与似然函数相关的Fisher信息矩阵以及模型参数的渐近协方差矩阵,构造了模型参数和一些可靠性指标的渐近置信区间。最后,通过仿真算例证明了所提方法的可行性。

双应力恒加寿命试验下相依竞争失效模型的统计分析

针对传统加速寿命试验仅考虑单一应力且假定产品各失效机理之间独立的问题,首先结合自适应逐步Ⅱ型混合截尾(adaptive type-Ⅱ progressively hybrid censored scheme,AT-Ⅱ PHCS)寿命试验,建立AT-Ⅱ PHCS双应力恒加寿命试验。其次,利用Marshall-Olkin二维Gompertz (Marshall-Olkin bivariate Gompertz,MOBG)分布构建产品失效机理间相依关系。然后,基于AT-Ⅱ PHCS双应力加速寿命试验下相依竞争失效数据,利用极大似然理论,计算了参数的极大似然估计(maximum likelihood estimation,MLE),采用渐近似然理论和Bootstrap抽样方法构建参数的置信区间(confidence interval,CI)。最后,结合一个实例对构建的相依竞争失效模型进行了算例验证,结果表明其具有很好的统计推断性能。

双应力交叉步降加速寿命试验的数值模拟

双应力交叉步降加速寿命试验是可靠性工程中不同于传统增应力加速寿命试验的一种新思路,投入实践前,针对其是否能提高可靠性试验效率进行计算机模拟。仿真相似条件下双应力交叉步降加速寿命试验和原有双应力交叉步进加速寿命试验的步骤,应用于产品寿命服从Weibull分布的实际算例,统计得出二者的试验平均耗费时间和效率比。由效率比曲线,证实双应力交叉步降加速寿命试验在应用于高可靠性、长寿命产品可靠性分析时多数情况下能较大程度提高试验效率。

雷达板级双应力交叉步降加速退化试验优化设计

针对某型雷达板级的性能往往受到多个应力的影响,且在加速退化试验中该产品有限试验时间内难以获得大量性能退化信息的问题,提出一种雷达板级双应力交叉步降加速退化试验优化设计方法。采用Monte-Carlo对加速试验进行仿真模拟,在样本量大小一定的条件下,以监测频率、应力水平数、监测次数作为设计变量,以总的试验费用作为约束条件,以正常使用应力下的p阶分位寿命渐进方差估计作为目标函数,建立下双应力交叉步降加速退化试验优化设计模型。通过仿真实例,验证了该方法的有效性、可行性。

采用独立双应力函数分析纯弯曲复合材料厚壁管

在纯弯曲复合材料组合管的统一参数法分析中,采用独立双应力函数求解0°和90°的特殊缠绕层及各向同性层,从而代替统一参数法求解过程中当普通层趋向于特殊缠绕层的极限分析,避免了弹性系数关于缠绕角的复杂导数的计算,特别有利于各向同性材料层不存在缠绕角而难以计算导数的问题,推广了统一参数法的应用范围,是对统一参数法的一个改进.数值算例中采用改进的统一参数法分析了不同复合材料组合管的力学性能,结果与有限元精细模拟吻合较好,说明本文中方法的有效性.

双应力变量的饱和介质非线性体积本构关系

为获得考虑组分基质变形的饱和多孔介质体积本构关系,根据混合物理论,把饱和多孔介质的固相体应变分为固相体积分数应变与固相基质体应变之和.通过推导和分析体积变形功守恒方程,在小应变条件下揭示了Terzaghi有效应力唯一决定固相体积分数应变和固相基质压力唯一决定固相基质体应变的变形规律,并据此提出双应力原理:Terzaghi有效应力与固相基质压力共同决定饱和多孔介质的固相体应变.当忽略固相基质压缩性时,双应力原理退化为有效应力原理.根据上述理论研究成果,结合Lade和De Boer模型试验数据建立了饱和多孔介质非线性体积本构关系式,以验证上述理论的可行性及正确性.最后,基于双应力变量模型讨论了Biot系数、孔压系数和孔隙比随Terzaghi有效应力的变化规律.

一种新的双应力加速寿命试验研究（Ⅰ）——方法篇

加速寿命试验是高可靠长寿命评估中的常用方法，广泛应用于武器装备的定寿与延寿。在现有加速寿命试验的基础上，本着提高加速试验效率和减少试验费用的目的，提出了一种新的双应力加速寿命试验方法——双应力交叉步降加速寿命试验，并通过理论模型的建立，运用Monte—Carlo仿真对该试验方法的有效性进行了验证。研究结论表明，该方法应用于电子装（设）备的长寿命评估具有明显高于现有加速寿命试验的加速效率。

对数正态分布双应力交叉步降试验的仿真分析

在对数正态模型下,通过计算机模拟方法研究双应力交叉步降试验对加速寿命试验效率的改进程度。在相同试验条件下,通过蒙特卡罗法对双应力步降试验与双应力交叉步进试验的步骤进行计算机仿真。并将仿真过程应用于微型电机寿命试验中,对两种试验进行多次数据分析与效率比较,并在不同对数标准差下分析效率比曲线。仿真结果表明,在对数标准差较小时,双应力交叉步降试验能够显著提高试验效率。这表明双应力交叉步降试验方法在对数标准差较小时值得推广。

基于正态分布的双应力交叉步阶试验仿真研究

首先针对高可靠、长寿命电子装备的可靠性评估问题,提出一种新的试验方法——双应力交叉步阶试验。而后在正态分布下,通过理论模型的建立,运用Monte-Carlo仿真对该试验的试验效率问题进行深入研究,分析得出形状参数σ、寿命特征参数μ与加速效率指标之间的基本关系。结果表明在实际试验条件下,双应力交叉步降试验与双应力交叉步加试验相比,其试验效率是十分明显的。

基于双应力加速寿命试验的滚珠丝杠副可靠性分析

为了在较短时间内完成对滚珠丝杠副的寿命评估,通过采用加大应力载荷的方法建立加速寿命试验模型,提出一种单样本双应力三水平的加速寿命试验设计和可靠性分析方法.利用虚拟增广法对3个步进加速双应力下的故障时间数据进行等价扩充,以提高滚珠丝杠副在单样本、较少数据情况下的可靠性评估精度;再借助最小二乘法完成3个步进加速双应力水平下的Weibull分布模型中的参数估计;最后结合加速方程推算出在正常应力水平下的寿命,确定滚珠丝杠副的可靠性寿命指标.通过试验仿真算例,验证了在不改变失效机理的前提下采用双应力加速寿命试验对滚珠丝杠副进行可靠性评估的可行性,提高了滚珠丝杠副寿命评估的效率.