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《国防科学技术大学》 2002年
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步降应力加速寿命试验的理论和方法

张春华  
【摘要】: 长期以来,高可靠长寿命的量化评估一直是可靠性工程领域的一个技术难题。随着科学技术的迅猛发展,可靠性水平的不断提高,这一问题也日益突出。20世纪60年代发展起来的加速寿命试验技术,为高可靠长寿命评估提供了一个可能的技术途径。近年来,加速寿命试验的理论、方法的研究以及工程应用受到越来越多研究者的广泛关注。 以高可靠长寿命评估的基本需求作背景,本文对一类新的加速寿命试验——步降应力加速寿命试验的理论和方法进行了较为系统的研究,旨在进一步提高加速寿命试验方法的效率,并最终提供一套具有工程化前景的高可靠长寿命评估试验方法。本文的主要研究内容与结论有: 1.针对Weibull分布描述的与耗损失效对应的高可靠长寿命评估,首次提出了步降应力的加速寿命试验方法,并通过理论模型和数值仿真对其效率原理进行研究。 (1)在理论模型研究中,分别建立了步降应力试验累积退化的失效物理模型与累积失效的概率统计模型,并从理论模型的角度对效率原理进行了定性分析。 (2)采用Monte-Carlo方法对步降应力试验的加速效率进行数值仿真研究。结果表明:和目前常用的步进应力试验相比较,步降应力试验应用于该类寿命评估可以较大幅度地缩短试验周期,从而降低评估试验代价。 2.对步降应力加速寿命试验统计分析中的加速因子理论、失效机理漂移辨识、失效检测方法等相关基础问题进行了研究。 (1)从Nelson累积失效模型所包含的等退化累积量折算的基本思想出发,对常见寿命分布下加速因子的统计推断问题进行了讨论,推导了加速因子的统计表达,证明了分布参数约束是失效机理一致的必要条件。 (2)对Weibull分布失效时间检测进行了研究,针对现有方法存在的原理误差建立了Weibull分布失效时间的迭代估计方法,提高了失效时间的检测估计精度。失效时间检测实际上是一个有效试验数据的获取问题。 (3)提出了失效机理漂移辨识这一有效试验数据证实问题,根据机理一致性的必要条件研究了失效机理漂移的统计辨识方法,建立了步降应力加速寿命试验机理漂移辨识的概率图检验,以解决双边截尾数据的假设检验问题。 3.对Weibull分布场合步降应力加速寿命试验的统计分析方法进行了深入的研究。 (1)首先讨论了步进应力试验基于加速模型的折算分析方法的应用。研究表明,基于模型的折算分析方法可以应用于简单加速模型(逆幂率模型和Arrhenius模型)的步降应力试验,但是在复杂加速模型的场合下算法复杂度将急剧增加,并且该方法不利于软件实现,在工程应用方面存在一定的困难。 (2)提出了步降应力试验的三步分析方法,将步降应力试验数据转换为等效的恒定应力试验数据进行统计分析。三步分析方法简化了分析过程,与加速模型的复杂度无关,适 一 用于复杂模型的步降应力试验,并具有流程化的特点,便于软件实现。 0)对三步分析方法中的数据折算进行了深入研究,提出了基于加速因子的折算分析 方法,建立了数值迭代算法以求解其中的分布参数估计问题。 4.由于三步分析方法包含了恒定应力试验的统计分析过程,所以进一步对Weibull分 布场合恒定应力试验的统计分析进行了研究。 ()首先分析了恒定应力试验常用的H步分析方法中存在的不足,指出基于 BLUE和 GLU’E的二步分析方法未考虑到中间估计量之间的相关性,降低了分析模型的拟合优度与 统计分析精度。 (2)提出了Weibull分布场合恒定应力试验的构造数据分析方法,引入中间估计量的二 次估计,以达到改进分析精度的目的。构造数据分析方法避兔了二步分析方法中的大量查 表操作,便于统计分析的软件实现。 5.通过实验对步降应力试验的效率理论与统计分析方法进行了验证。 总之,本文围绕高可靠长寿命评估所急需解决的“用什么试验方法”和“如何统计分 析”的基本问题,从理论和方法两方面对步降应力加速寿命试验进行了较为全面的研究。 本文的研究为高可靠长寿命评估提供了步降应力加速寿命试验的解决方案,揭示了其加速 效率原理,建立了Weibull分布场合步降应力试验的统计分析方法,并最后通过实验进行 了验证。本文的研究结论对于装备寿命工程中的大量评估问题,特别是高可靠长寿命的评 估问题具有重要的理论价值与工程指导意义。本文的研究内容虽然主要围绕步降应力加速 寿命试验进行,但是许多研究内容,如加速因子的统计推断,失效机理漂移辨识,失效时 间检测,构造数据分析方法等,却是加速寿命试验的共性问题,对于整个加速寿命试验技 术的研究具有普遍的借鉴意义。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:O212.6

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张春华,陈循,温熙森;步降应力加速寿命试验(上篇)——方法篇[J];兵工学报;2005年05期
2 汪亚顺;张春华;陈循;;步降应力加速寿命试验(续篇)——优化设计篇[J];兵工学报;2007年06期
3 姚军;仲伟强;;用非线性加速模型评估步降应力加速退化数据[J];北京航空航天大学学报;2011年12期
4 冯文晖;胡昌华;张琪;扈晓翔;;采用人工免疫算法的加速寿命试验分析方法[J];电光与控制;2008年10期
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7 潘晓茜;康锐;;基于灰色预测的加速试验机理一致性判定方法[J];北京航空航天大学学报;2013年06期
8 潘骏;刘红杰;陈文华;刘俊俊;许仕伟;王小云;;航天电连接器步进应力加速寿命试验研究[J];机电工程;2011年02期
9 谭源源;张春华;陈循;汪亚顺;;基于加速寿命试验的剩余寿命评估方法[J];机械工程学报;2010年02期
10 陈文华;刘俊俊;潘骏;高亮;贺青川;;步进应力加速寿命试验方案优化设计理论与方法[J];机械工程学报;2010年10期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 林震;杨方燕;胡斌;;某高压电容器加速贮存寿命试验的可行性研究[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 邓爱民;高可靠长寿命产品可靠性技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘俊俊;电连接器贮存可靠性加速寿命试验的研究[D];浙江理工大学;2010年
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6 杨志刚;星载计算机的可靠性强化试验系统设计[D];西安电子科技大学;2011年
7 王鸿瑞;基于大型半挂车的试验场关联方法的研究[D];东北大学;2010年
8 罗冉冉;单相智能电能表可靠性加速寿命试验研究[D];华北电力大学;2012年
9 理康;加速试验温度控制系统研究[D];中北大学;2013年
10 杨辉;LED可靠性试验与寿命分析模型研究[D];杭州电子科技大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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8 马如宏;董晓慧;;农机产品寿命预测的基因表达式编程-滑动窗口算法研究[J];安徽农业科学;2011年16期
9 李致平,严忠,唐莉;经济学院试点班成绩统计分析及其启示[J];安徽工业大学学报(社会科学版);2002年02期
10 王成军,何基报;压缩型正态——伽玛分布的Bayes统计分析研究[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋亚男;李新俊;刘雪峰;张乐;;加速寿命试验综述[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年
2 焦亮;;浅谈影响环境应力筛选效果的因素[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年
3 林震;杨方燕;胡斌;;某高压电容器加速贮存寿命试验的可行性研究[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年
4 宋亚男;李新俊;张仕念;刘雪峰;;加强可靠性试验管理[A];中国电子学会可靠性分会第十四届学术年会论文选[C];2008年
5 胡斌;;弹载程序控制器的可靠性增长试验方案设计[A];中国电子学会可靠性分会第十四届学术年会论文选[C];2008年
6 李东海;纪瀛皇;李明大;刘京宫;;一类分布参数系统的PID控制器设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
7 张宪标;汪沨;乐孟常;戴涛;;采用PIC法SF_6/N_2混合气体中绝缘子沿面放电特性仿真[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
8 王韶云;李国禄;王海斗;刘金海;徐滨士;朴钟宇;;不同载荷条件下NiCr-Cr_3C_2涂层的加速接触疲劳寿命[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
9 郭盛杰;姚卫星;;截尾试验下疲劳寿命分布的极值模型[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年
10 沈俊男;杨晓玮;张建聪;赵岷江;;老化与高温储存对活化能(Ea)晶体谐振器件影响及产品寿命评估[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑大腾;柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究[D];合肥工业大学;2010年
2 郭丽娜;修理工可休假的可修复系统的可靠性研究[D];北京信息控制研究所;2010年
3 周红军;芳烃型连续重整集总反应动力学模型研究[D];华东理工大学;2011年
4 罗航;故障树分析的若干关键问题研究[D];电子科技大学;2011年
5 曾岩;非高斯随机激励下非线性系统的随机平均法[D];浙江大学;2010年
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7 王灵芝;以可靠性为中心的高速列车设备维修决策支持系统研究[D];北京交通大学;2011年
8 王瑞宝;汽车线束寄生参数和串扰预测研究[D];吉林大学;2011年
9 魏领会;数控机床可用性耦合建模及影响度分析[D];吉林大学;2011年
10 杨卫红;城市电网规划风险评价模型及风险规避方法研究[D];华北电力大学(北京);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马海全;胶接结构加速试验及寿命可靠性评估技术[D];南昌航空大学;2010年
2 韩福冬;再生混凝土基本力学性能的数理统计分析和可靠度研究[D];山东科技大学;2010年
3 刘俊俊;电连接器贮存可靠性加速寿命试验的研究[D];浙江理工大学;2010年
4 黄钢;水利建设工程投标报价风险研究[D];山东农业大学;2010年
5 李东起;基于VxWorks的水下目标探测跟踪研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 杨洋;含模糊参数不可修复系统的模糊可靠性研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
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【同被引文献】
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1 陈彩蓉;胡飞;;基于DS18B20的温室温度控制系统设计[J];安徽农业科学;2009年36期
2 金玲;GaAs红外发光二极管加速寿命试验[J];半导体光电;1995年01期
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6 闫德立;高金环;高兆丰;徐立生;;高亮发光二极管寿命评价[J];半导体技术;2009年10期
7 郭春生;谢雪松;马卫东;程尧海;李志国;;加速试验中失效机理一致性的判别方法[J];半导体学报;2006年03期
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9 张春华,温熙森,陈循;加速寿命试验技术综述[J];兵工学报;2004年04期
10 张春华,陈循,温熙森;步降应力加速寿命试验(上篇)——方法篇[J];兵工学报;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 李彩霞;宋保维;梁庆卫;;系统可靠性试验发展浅析[A];2009年全国机械可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会成立大会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 敖长林;基于人工神经网络的拖拉机使用可靠性研究[D];东北农业大学;2000年
2 蒋培;全轴随机振动环境的疲劳强化机理研究[D];国防科学技术大学;2003年
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5 王华伟;液体火箭发动机可靠性增长管理研究[D];国防科学技术大学;2003年
6 张湘平;小子样统计推断与融合理论在武器系统评估中的应用研究[D];国防科学技术大学;2003年
7 阳爱民;模糊分类模型的研究[D];复旦大学;2005年
8 方艮海;产品可靠性评估中的多源信息融合技术研究[D];合肥工业大学;2006年
9 蒋瑜;频谱可控的超高斯随机振动环境模拟技术及其应用研究[D];国防科学技术大学;2005年
10 赵建印;基于性能退化数据的可靠性建模与应用研究[D];国防科学技术大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马海全;胶接结构加速试验及寿命可靠性评估技术[D];南昌航空大学;2010年
2 张青岭;基于单片机模糊控制的农业温室无线温湿度监控装置设计[D];江西农业大学;2011年
3 徐真红;武器系统的贮存寿命预测方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 王怀颖;电磁轴承结构参数优化设计[D];西安理工大学;2002年
5 潘骏;航天电连接器振动可靠性建模与评估[D];浙江大学;2002年
6 季会媛;动态故障树分析方法研究[D];国防科学技术大学;2002年
7 刘松;引信通用性试验方案的优化设计[D];南京理工大学;2002年
8 朱海峰;环境应力作用下航天电连接器可靠性试验方案研究[D];浙江大学;2003年
9 郭虎;汽车试验场可靠性强化试验强化系数的研究[D];浙江大学;2003年
10 黄开长;新型快速可调节消弧线圈接地系统的研究[D];重庆大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪亚顺;张春华;陈循;;步降应力加速寿命试验(续篇)——优化设计篇[J];兵工学报;2007年06期
2 邓爱民;陈循;张春华;汪亚顺;;加速退化试验技术综述[J];兵工学报;2007年08期
3 黄小凯;陈云霞;康锐;;加速度计参数变化建模方法[J];北京航空航天大学学报;2010年10期
4 周玉辉;康锐;苏荔;吴建军;;基于加速磨损试验的止推轴承磨损寿命预测[J];北京航空航天大学学报;2011年08期
5 冯文晖;胡昌华;张琪;扈晓翔;;采用人工免疫算法的加速寿命试验分析方法[J];电光与控制;2008年10期
6 侯胜利;王威;乔丽;史霄霈;毕志蓉;;压气机失速检测的神经网络反面选择模型[J];电光与控制;2010年05期
7 侯胜利;王威;乔丽;史霄霈;周根娜;;基于克隆聚类的特征提取与多传感器故障诊断[J];电光与控制;2010年06期
8 周根娜;侯胜利;柏林;史霄霈;王威;;基于小波能量免疫识别的发动机转子系统故障诊断[J];电光与控制;2010年06期
9 李坤兰;邱森宝;;电容器长期贮存可靠性研究[J];电子元件与材料;2010年09期
10 相静;相启秀;王希杰;;指数步降加寿试验分组数据的MLE与模拟分析[J];电子产品可靠性与环境试验;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 侯海周;胡毅亭;张馥硕;张艳平;;乳化炸药螺杆泵定子加速寿命试验研究[A];中国职业安全健康协会2009年学术年会论文集[C];2009年
2 柯广贤;王健;;可靠性测试方法在电子产品中的应用研究[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年
3 刘娟;陈文华;高亮;钱萍;卢献彪;;电连接器步进应力加速退化试验建模与统计分析[A];2012年全国机械行业可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会第四次全体委员大会论文集[C];2012年
4 贺青川;陈文华;潘骏;;机床数控系统的加速寿命试验方法研究[A];2012年全国机械行业可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会第四次全体委员大会论文集[C];2012年
5 陈艳平;康劲松;陈宇;;列车牵引变流器的加速寿命试验方法[A];第七届中国高校电力电子与电力传动学术年会论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李春洋;基于多态系统理论的可靠性分析与优化设计方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 潘正强;加速应力下二元退化可靠性建模及其试验设计方法[D];国防科学技术大学;2011年
3 葛红玉;数控机床装配可靠性建模及控制技术研究[D];重庆大学;2011年
4 游达章;数控系统加速寿命试验方法及可靠性评估技术研究[D];华中科技大学;2011年
5 高亮;航天电连接器空间环境可靠性试验与评估的研究[D];浙江大学;2012年
6 张学文;管道机器人三轴差动式驱动单元设计与可靠性研究[D];吉林大学;2008年
7 汪亚顺;仿真基加速试验方案优化设计方法研究[D];国防科学技术大学;2008年
8 李国平;面向精密仪器设备的主动隔振关键技术研究[D];浙江大学;2010年
9 王考;气动式振动台振动激励能谱优化研究[D];国防科学技术大学;2009年
10 谭源源;装备贮存寿命整机加速试验技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 钟柱;飞控系统液压作动器动态仿真及密封性能分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
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4 申晔;多退化系统加速退化试验方法与应用研究[D];国防科学技术大学;2011年
5 赵晨旭;测试性虚拟验证技术及其在直升机航向姿态系统中的应用研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 饶显俊;高速离心机永磁轴承仿真系统研究[D];长沙理工大学;2007年
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8 袁亚芹;基于性能退化数据的航空液压泵可靠性分析[D];南京理工大学;2009年
9 张馥硕;乳化炸药基质输送螺杆泵定子寿命研究[D];南京理工大学;2009年
10 莫永强;基于双应力加速退化试验的电子倍增器寿命评估研究[D];国防科学技术大学;2008年
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3 黄伟;黄大明;姚起宏;;加速寿命试验研究概述及其在广西的应用前景分析[A];第三届广西青年学术年会论文集(自然科学篇)[C];2004年
4 黄伟;曾盛绰;黄大明;姚起宏;;加速寿命试验理论及应用研究进展[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年
5 高兆丰;曹耀龙;高金环;黄杰;徐立生;;照明用功率LED的加速寿命试验[A];中国电子学会可靠性分会第十四届学术年会论文选[C];2008年
6 曹春苗;祁晓野;陈娟;马俊功;;双应力下气缸加速寿命试验的研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
7 李晓潮;;一种4k×4k CCD的加速寿命试验方法[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
8 靳昂;江建慧;楼俊钢;;基于加速寿命试验的Web服务器测评[A];第六届中国测试学术会议论文集[C];2010年
9 黄杰;刘东月;彭浩;茹志芹;徐立生;;国产功率LED的一种新的失效模式[A];第十二届全国LED产业研讨与学术会议论文集[C];2010年
10 李平;苏深坚;吴建军;白古拉夫;;加速寿命试验在高可靠性机械产品寿命评估中的应用[A];2009年全国机械可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会成立大会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 上海神珠电子器材有限公司高级工程师 朱升和;汞齐紧凑型荧光灯的预热、启动特性及其开关试验[N];消费日报;2008年
2 上海神珠电子器材有限公司高级工程师 朱升和;汞齐紧凑型荧光灯的预热、启动特性及开关试验[N];消费日报;2008年
3 王树平记者 张淑会;十三所LED景观照明扮靓“水立方”[N];河北日报;2008年
4 陈真炎 田茂贵;技术创新是企业生存发展的源泉[N];中国航空报;2000年
5 尹 辉;可靠性工程:一个并不陌生的概念[N];大众科技报;2004年
6 记者 烟成群 通讯员 焦强;六项省地方标准通过审定[N];河北经济日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 游达章;数控系统加速寿命试验方法及可靠性评估技术研究[D];华中科技大学;2011年
2 张春华;步降应力加速寿命试验的理论和方法[D];国防科学技术大学;2002年
3 徐晓岭;几何分布和Weibull分布产品的统计分析[D];上海师范大学;2004年
4 钱萍;航天电连接器综合应力加速寿命试验与统计分析的研究[D];浙江大学;2010年
5 卢耀辉;铁道客车转向架焊接构架疲劳可靠性研究[D];西南交通大学;2011年
6 汪亚顺;仿真基加速试验方案优化设计方法研究[D];国防科学技术大学;2008年
7 徐安察;屏蔽数据的贝叶斯统计分析[D];华东师范大学;2011年
8 张武满;混凝土结构中氯离子加速渗透试验与寿命预测[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 杨英;重载机车柴油机活塞可靠性关键技术的研究与应用[D];大连交通大学;2006年
10 邓爱民;高可靠长寿命产品可靠性技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何况;LED寿命预测技术[D];杭州电子科技大学;2011年
2 徐超;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[D];浙江理工大学;2014年
3 卢昶谋;环形氦氖激光器加速寿命试验理论研究[D];西安电子科技大学;2010年
4 董懿;照明LED模块使用寿命快速检测方法的研究[D];中国计量学院;2012年
5 何友谊;关于指数分布的一类加速寿命试验的统计分析[D];东北大学;2010年
6 乾凡;基于遗传算法的自适应加速寿命试验方法研究[D];湖北工业大学;2014年
7 彭浩;硅微波晶体管基于加速寿命试验的快速老炼方法[D];电子科技大学;2011年
8 尹鹏程;可靠性加速寿命试验数据的分析与处理[D];电子科技大学;2011年
9 孙阳;基于Gibbs抽样对数正态分布恒定应力加速寿命试验的Bayes方法[D];吉林大学;2004年
10 郑卫武;电子产品可靠性的若干研究[D];温州大学;2013年
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