序进应力加速寿命试验加载方式及其统计分析方法的研究

【摘要】加速寿命试验被广泛应用于研究产品的可靠性，序进应力加速寿命试验（简称序加试验）由于试验应力持续提高，能更快地加速失效，试验效率高，已成为加速寿命试验技术的一个重要发展方向。目前国内外对序加试验的研究主要集中在试验的优化设计与统计建模上，尚未对序加试验的加载方式做过系统的研究，以期获得更好的试验效果；也没有就如何用步加试验逼近序加试验开展研究，一方面可以避免序加试验对设备要求较高的缺陷，另一方面又可以达到序加试验效果；更没有就如何利用序进应力加速试验获得比最优恒定应力加速试验更高的估计精度展开研究。因此，为了解决序加试验应如何加载以及试验数据如何分析的问题，本文以航天电连接器为工程背景，以寿命服从威布尔分布、满足逆幂律或阿伦尼斯方程的产品的为例，系统地研究了序加试验的加载方式与统计分析方法，以获得易实施、效率高且估计精度高的加载方式，并且给出了更准确的参数估计方法，以期为电连接器等高可靠、长寿命产品的序加试验的开展提供技术指导。本文各章主要内容为：第一章，阐述了本文的研究背景与意义，然后从试验统计分析、优化设计与工程应用的角度简要地介绍了目前加速寿命试验的主要研究现状。而后又介绍了当前恒定、步进与序进应力加速寿命试验的主要研究内容与不足之处。最后介绍了本文的主要研究内容。第二章，首先给出了本文的基本模型假设，为了使统计模型容易建立，采用了转化应力线性增加的序加试验，并给出了常用的三种不同的加载方式，然后推导出了这三种应力下产品的寿命分布函数，最后给出了相应的模型参数的估计方法。第三章，以设计应力下对数分位数寿命的极大似然估计量的渐近方差最小为目标，对本文中的三种序加试验进行了优化设计，并研究了设计参数的错定对优化效果的影响。对三种加载方案从估计精度、稳健性与数据分析的复杂程度等方面进行了比较，结果显示三种方案各有所长，但综合考虑，方案二即转化应力线性增加且有转折的加载方式最好，其估计精度高、加速效果好且易于实施与控制。第四章，基于蒙特卡洛法，给出了序加试验的模拟方法，针对极大似然估计法在小样本时误差较大的问题，利用试验模拟的方法研究了小样本时极大似然估计法的误差，给出了修正方法。第五章，从加速效果与参数估计精度的角度对步加试验与序加试验进行了对比，得出当步加试验的载荷步数达到十数步时其与序加试验几乎等效，从而有效地解决了序进应力加载困难的问题。第六章，研究了恒加与序加之间的关系，结果显示最优恒加试验可视为序加试验应力上升速率为0的特殊情形；鉴于最优恒加试验由两组应力水平不同的试验组成，其可被视为包含两组不同的序进应力的序加试验的特殊情形，对这种序加试验进行优化设计，得到了估计精度比最优恒加试验更高的恒加与序加混合的加速寿命试验，其中序加部分可用数步的步加代替。第七章，总结了本文的主要研究内容，提出了进一步的研究方向。
【作者】徐超；
【导师】陈文华；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】加速寿命试验；序进应力；极大似然估计；优化设计；试验模拟；

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