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48000字硕士毕业论文伽玛过程加速退化试验设计关键技术研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:48000字
论点:退化,应力,过程
论文概述:

摘要 在航空航天、电子、机械等领域存在大量的高可靠长寿命产品,其主要性能指标随着时间的推移逐渐衰退,这种性能退化的累积会导致产品功能逐渐退化,最终使得产品发生失效。在此

论文正文:

伽玛过程加速退化试验设计关键技术研究

引言:在介绍分步应力加速退化试验设计基本理论的基础上,研究了基于10γ过程的分步应力加速退化试验设计的相关问题,给出了单应力和多应力下分步应力加速退化试验的设计方法,以及退化模型误差设计对分步应力加速退化试验设计影响的分析方法。由本网站的硕士论文中心组织。

第一章简介
随着科学技术的发展和工业水平的提高,产品的材料和制造工艺得到了极大的改进,往往表现出高可靠性和长寿命。如果根据传统的寿命试验或加速寿命试验技术来评估此类产品的可靠性,则很难在有效时间内完成。高可靠性、长寿命产品的主要性能指标随着失效前时间的推移而逐渐下降。这种性能退化的累积将导致产品功能的逐渐退化或内部材料、结构等的某些抗应力强度的退化,最终导致产品失效。在产品性能下降的过程中,包含了大量可信、准确的模糊神经网络信息,这些信息与产品寿命密切相关。因此,人们提出了基座10性能退化的可靠性测试与评估技术。

1.1研究背景和意义[/BR/]目前,10号基地性能退化的可靠性建模与分析技术已经成为解决高可靠性、长寿命产品可靠性设计、分析、测试和评估问题的关键技术之一。经过多年的研究,base 10性能退化的可靠性建模理论得到了极大的发展,为少故障甚至零故障情况下的产品可靠性评估提供了一种新的途径。在一定程度上克服了无故障数据给可靠性理论带来的麻烦,进一步丰富和完善了现有的可靠性理论和方法。在工程实践中,有大量高可靠性、长寿命的产品,如金属化薄膜脉冲电容器、姿态控制飞轮、陀螺仪、稀土永磁体等。在军事、航空空航空航天、电子、机械等领域。为了解决这些产品的寿命预测问题,base 10性能退化可靠性技术得到了广泛应用,并取得了巨大成功。
如果产品性能降级非常缓慢,很难获得足够的降级数据,以便在开发人员和用户都能接受的测试时间内准确估计其可靠性。此时,通常需要将在较高应力下获得的性能退化数据外推至额定工作应力条件,以获得产品的可靠性或使用寿命估计值。这种通过增加应力水平,收集高应力水平下产品的性能退化数据,并利用这些数据来估计产品可靠性和预测额定工作应力下产品寿命来加速产品性能退化的加速试验方法,称为加速退化试验。常见的加速退化试验方法包括恒定应力、阶跃应力、渐进应力和复杂应力面等。根据失效机理的结构分析和工程实践的可操作性要求,合理选择不同的加速退化方法设计试验方案。恒应力加速降解试验操作简单,应用广泛,但需要一定量的试样。阶梯式应力加速降解试验能有效减少试样,节约试验成本,对于价格高、可用试样少的长寿命产品具有独特优势。复杂应力面的渐进应力和加速退化试验对试验设备要求很高,不容易操作。目前,它们大多处于理论研究阶段,很少应用于实际工程。
由于阶梯应力加速退化试验的诸多优点,在实际工程中受到越来越多工程师的青睐,相关的理论研究工作不断发展和完善。在现有文献中,对基尔希纳过程步进应力加速退化试验的设计进行了大量的研究。然而,许多高可靠性和长寿命产品具有非负的和严格单调的退化轨迹,例如磨损过程、疲劳过程、腐蚀过程等。伽马过程通常用于建模。因此,研究十γ过程阶梯应力加速退化试验的设计具有重要意义。
目前,对10号基伽马工艺阶梯式应力加速降解试验的设计研究很少,其目标主要是单一应力情况。一些产品的性能退化可能受到两个或更多应力的影响,例如,碳膜电阻器电阻值的退化同时受到温度和电压的影响。对于十种产品,在测试过程中可以同时加速多个应力,缩短测试时间,避免单一应力水平过高的失效机理。此外,在实际工程中,如果不分析产品的失效机理,通常很难准确识别退化模型,并且可能存在退化模型的错误标记问题。因此,有必要深入分析退化模型错误标记对步进应力加速退化试验方案的影响。[/BR/]基于步进应力加速退化试验设计的基本理论,研究了基底10γ工艺中步进应力加速退化试验设计的相关问题,给出了单应力和多应力下步进应力加速退化试验的设计方法,以及退化模型的错误指定对步进应力加速退化试验设计的影响分析方法。
1.2国内外研究现状
随着高可靠性和长寿命产品复杂性的增加,随机过程经常被用来描述其性能退化过程,包括维恩过程(Wiene: process)、伽玛过程(Gamma process)、几何布朗运动和复合泊松过程。在这一部分中,分别总结了基于10个随机过程的加速退化建模方法和实验设计方法的研究现状。
2.1基于随机过程的退化建模方法
基于1.2.1.1的十维纳过程的退化建模[/BR/]十维纳过程模型能够描述许多典型产品的性能退化过程,并具有良好的计算和分析性能。因为Ifn已经成为可靠性建模和基于性能退化分析中最基本和最广泛使用的模型之一。Doksom和hoy land l }-将维纳过程应用于十个工程领域,研究了维纳过程降解产物的可变应力加速寿命试验模型。
惠特莫尔} 2}对于非线性退化情况,通过参数形式的变换来变换时间单位,得到具有线性漂移的维纳过程退化模型。研究了性能退化测量中测量误差情况下的参数估计方法。惠特莫尔(Whitmore)和申克尔伯格(Schenkelberg)利用带有时间尺度变换的维纳过程对加速降解数据建模,预测产品寿命或产品降解趋势,并提供模型参数的估计方法。根据自动温度跟踪电缆在200℃、2400℃和260℃下的退化数据,分别讨论了模型在时间的指数变换和功率变换下的参数估计。基于10种累积损伤的观点,利用双参数逆高斯分布建立了系统强度模型,并将其转化为逆高斯加速试验模型,讨论了几种特殊情况,给出了一些有用的推论结果。帕吉特和汤姆林森考虑了退化信息和寿命信息的联合建模问题,提出用高斯过程描述退化过程,给出了联合系统的失效时间和退化信息评估系统寿命的加速试验模型,最后给出了材料疲劳裂纹扩展和碳膜电阻仿真数据的分析结果。王和奈尔利用非参数变换将非线性退化问题转化为具有线性漂移的维纳过程,并探讨了相关问题。赵殷鉴在博士论文中给出了基尔希纳过程的连续损伤累积退化失效模型,并将其应用于金属化薄膜脉冲电容器的退化建模。廖和艾萨耶德(Elsayed}g}利用维纳过程建立了产品降解模型,并指出假设工作应力(实验室条件)恒定会给可靠性预测工作带来很大误差。通过扩展加速退化模型,给出了变应力(实际工作环境)下产品可靠性的预测方法。帕克和帕吉特(Park and Padgett)考虑了多加速应力下克氏针工艺产品寿命和降解轨迹的建模与分析,给出了相应的参数估计方法,并以碳膜电阻器为例进行了分析。廖和曾讨论了基尔希纳过程的步进应力加速退化建模方法和参数估计方法,并在此基础上进一步研究了相应的优化实验设计方案。唐苏建立了基本十维纳过程的退化模型,通过人工定义多个假失效阈值获得中间数据,并研究了基本十个中间数据失效时间分布的参数估计方法。冯京和周经纶给出了基于十维纳过程的载人航天器热控泵寿命预测方法,并利用随机加权法解决了模型参数估计中的小字体问题。Wang}l}+]研究了具有随机影响的维纳过程退化建模方法,并通过电磁算法获得了模型参数的最大似然估计。Pan和Balakrishnan研究了当产品应力水平的变化时间为随机变量时,十维纳过程的步进应力加速退化模型的建立和参数估计。之后,进一步研究了恒定应力加速度下十维纳过程的二维退化模型及其参数估计方法,并通过仿真进行了验证。Peng and Tseng]10维累积损伤模型建立了非线性退化轨道的序贯应力加速退化模型,得到了这种情况下退化轨道的首次到达时间分布,然后利用产品寿命分布外推其在额定工作应力下的工作寿命。最后,以发光二极管灯管为例进行了仿真分析,指出在模型验证等方面还有很多工作要做。在分析性能退化数据模型的基础上,彭包华提出了维纳过程性能退化产品可靠性评估的贝叶斯方法,并给出了参数递推方法。然后,在博士论文中,他详细讨论了base 10维纳过程的可靠性建模方法。给出了维纳过程的识别方法、一维维纳过程的标记数据退化建模方法、二维维纳过程的退化建模方法、十一维维纳过程的退化建模方法和突发竞争失效建模方法。基于[FL} L [/BR/] 1.2.1.2的十γ过程[/BR/]γ过程的退化建模具有非负、严格单调等特点,是一种以十来描述退化失效过程的重要随机过程模型。
巴格唐纳维奇(Bagdanavicius)L Inikulin)20]伽玛过程用于描述产品退化的过程,给出了用L变量进行产品性能退化的建模方法和可靠性评估方法。Lawless和Crowder}21]讨论了具有L-变差
和随机效应的伽马过程退化建模,并将其应用于十金属中裂纹扩展的建模。帕克和帕吉特}2z}讨论了基本十伽玛过程的加速退化建模问题,并在此基础上研究了多应力加速下基本十伽玛过程的退化建模方法[9】。Van Noortwijk等人用伽玛过程描述了产品的随机劣化过程,研究了该模型下计算产品时变结构可靠性的评估方法,总结了伽玛过程在可靠性维修性研究中的应用。曾蒙5路研究了基底10γ工艺的步进应力加速劣化建模方法及其相应的实验设计优化,并用该方法研究了碳膜电阻劣化过程和金属裂纹生长过程。李忠昌等人提出了一种基于十个退化数据的特定系统或部件的实时可靠性评估方法。稳定伽马过程用于描述系统或组件的退化过程,贝叶斯估计方法用于实时更新其参数。在此基础上,导出了系统或部件在精确检测和错误检测下的可靠性表达式。陈亮和胡昌华[对伽玛过程退化模型估计中测量误差的影响进行了仿真研究。孙仲泉和赵殷鉴给出了伽玛过程退化失效可靠性模型及其仿真求解方法,并利用所得模型分析了某型高强度激光器件用金属化薄膜脉冲电容器的可靠性。用伽玛过程对各性能参数的退化过程进行建模,研究了具有两个性能参数的产品的可靠性建模问题。郑阳等人提出了一种基于十伽马电桥采样的仿真验证方法,以解决机械设备退化失效分析过程中随机假设的有效性问题。通过将某型发动机的实际铁谱分析数据与伽玛过程仿真得到的退化轨道进行比较,证明了伽玛过程在描述单调退化过程变化规律方面的有效性。Pan和Balakrishnan研究了当产品应力水平的变化时间为随机变量时,10-γ过程的步进应力加速退化模型的建立和参数估计,提出了10-γ过程的二维退化模型。利用二维平衡分布及其边际分布建立了可靠性模型。刘学敏·[31]等人针对安全关键系统中长寿命、高可靠性产品失效数据稀缺的问题,利用伽玛过程描述其性能退化,提出了一种构件寿命预测的自助方法,并以金属化薄膜脉冲电容器为例进行应用分析。

参考
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摘要7-8
摘要8[/BR/]第1章引言10-17
1.1研究背景和意义10-11
1.2国内外研究现状11-15
1.2.1基于随机过程的退化建模方法11-14
1.2.2基于随机过程的退化试验设计14-15 [/BR/] 1.3主要研究内容和结构布置15-17 [/BR/] 2.1步进应力加速退化建模概述17-20[/溴/] 2.2步进应力加速退化试验设计的基本框架和关键要素20-25[/溴/] 2.2.1基本框架20-21[/溴/] 2.2.2关键要素21-25[/溴/] 2.3本章总结25-26[/溴/]第3章基于伽马工艺的步进应力加速退化试验设计方法26-43[/溴/] 3.1伽马 3.2.1单应力加速方程28-29[/溴/] 3.2.2单应力步进加速退化模型29-30[/溴/] 3.2.3单应力步进加速退化试验的优化设计方法30-32[/溴/] 3.3基于伽马过程32-36[/溴/] 3.3.1多应力加速方程32-33[/溴/] 3.3.2多应力步进加速退化模型33的多应力步进加速退化试验的优化设计 3.4.2多应力情况39-42[/比尔/] 3.5本章概述42-43[/比尔/]第4章退化模型误报影响分析方法43-52[/比尔/] 4.1伽马过程误报为维纳过程43-45[/比尔/] 4.1.1阶梯式应力加速退化模型43-44[/比尔/] 4.1.2误报分析44-45[/比尔/] 4.2试验优化设计方法 第五章结论52-54
5.1本文的贡献52
5.2进一步研究的前景52-54
承认54-55
参考55-60
作者在研究期间取得的学术成就60
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