一种复合应力下设备的可靠性数字化解耦分析方法与流程

本发明属于设备可靠性分析，具体涉及一种复合应力下设备的可靠性数字化解耦分析方法。

背景技术：

1、近年来，由于电子产品的复杂程度在不断增加。人们最早使用的矿石收音机是非常简单的，随之先后出现了各种类型的收音机、录音机、录放相机、通讯机、雷达、制导系统、电子计算机以及宇航控制设备，复杂程度不断地增长。电子产品复杂程度的显著标志是所需元器件数量的多少。而电子产品的可靠性决定于所用元器件的可靠性，因为电子产品中的任何一个元器件、任何一个焊点发生故障都将导致系统发生故障。一般说来，电子产品所用的元器件数量越多，其可靠性问题就越严重，为保证产品或系统能可靠地工作，对元器件可靠性的要求就非常高、非常苛刻。：

2、并且由于电子产品的使用环境日益严酷。从实验室到野外，从热带到寒带，从陆地到深海，从高空到宇宙空间，经受着不同的环境条件，除温度、湿度影响外，海水、盐雾、冲击、振动、宇宙粒子、各种辐射等对电子元器件的影响，导致产品失效的可能性增大。

3、传统的电子产品的可靠性分析仍基于简单应力条件下的加速试验分析方法，虽然处于前沿的科研工作人员已经意识到复合应力耦合作用下的设备不能通过简单应力条件下的加速试验分析方法来进行解释，但目前仍然没有一个统一的解耦分析方法实现对复合应力环境下设备的可靠性分析。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出了一种复合应力下设备的可靠性数字化解耦分析方法，用以实现对复合应力环境下设备的可靠性解耦分析。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明所提供的一种复合应力下设备的可靠性数字化解耦分析方法，包括：

4、步骤s1、确定设备在测试环境当中的多项应力数据，并基于预设的应力耦合效应关系表格利用应力耦合项以及其对应的应力耦合系数构建多应力加速模型；

5、步骤s2、基于加速试验的完全试验样本，构建复合应力下设备失效的对数似然函数，并将对数似然函数代入多应力加速模型，获得复合应力下完全试验数据样本的极大似然函数以及其对应的加速因子；

6、步骤s3、基于设备在复合应力下的目标使用时长以及加速因子对设备进行测试，根据测试结果确定设备在复合应力下的可靠性。

7、优选的，在对设备进行可靠性分析的过程中，还包括：

8、对设备进行基于复合应力环境下的加速试验，基于设备的失效机理构建失效-应力模糊映射关系并进行模糊隶属度和应力影响度的计算，根据计算结果确定复合应力环境中值得被关注的应力类型；其中，

9、确定失效-应力模糊映射关系表示为，称是上的一个模糊集合，其中a表示应力，表示失效，以为模糊集合的隶属函数，对，表示隶属于模糊集合的程度，即隶属度，上全体模糊集合的类称为的模糊幂集，表示为，则；

10、确定的隶属度函数为，表示有序对具有关系的程度，当隶属函数只取0和1的时候则看做经典集合且表示a上的普通关系，当则称为上的二元模糊关系；

11、确定，，则：

12、

13、其中，，表示应力类型且表示设备的失效模式；

14、从而确定复合应力环境中每种应力对应的模糊映射表示：

15、

16、其中，为一个维的模糊隶属度矩阵，用于表示第i中应力与产品失效模式的模糊映射关系，表示当施加第i种应力时出现第j种失效模式的相关程度，作为模糊隶属度；

17、设定每种失效模式所对应的故障原因为k类，每种故障原因由s个应力共同作用导致，则第j个故障模式的第i个应力的隶属度为：

18、

19、其中，表示第j个失效模式的故障原因百分比，表示第k个故障原因的应力影响程度；

20、则计算第s个应力的应力影响度：

21、其中，为第j个失效模式占设备失效总体情况的比例，表示当施加第s种应力时出现第j种失效模式的相关程度；

22、筛选出应力影响度大于预设的第一阈值的应力影响度所对应的应力类型作为值得被关注的应力类型。

23、优选的，步骤s1包括：

24、确定设备在测试环境当中的多项应力数据，并建立多应力的反应速率关系：

25、

26、其中，为多项加速因子，表示应力单独或者组合作用总项数，用于反映对设备失效带来助推影响的单应力或者多应力耦合项数目，表示n种单应力的单独作用，表示n种单应力之间存在的双应力耦合的作用，表示n种单应力之间存在的s种应力耦合的作用；

27、对反应速率关系进行自然对数的转换，得到多应力加速模型：

28、

29、其中，应力项表达为：

30、

31、式中，表示第t种应力的独立关系，表示不同应力间的耦合关系，为第t和第s个应力间存在的双应力耦合关系，为第t、第s以及第v个应力间存在的三应力耦合关系。

32、优选的，步骤s2包括：

33、进行q组不同复合应力下设备的完全样本试验，对于q组中的第h组共存在个试验样本，试验到所有期间全部失效时停止试验，并按失效先后顺序进行失效时间的记录得到失效时间集合，其中表示第i个失效时间；

34、确定失效率随时间递增的模式满足weibull分布，则复合应力下设备在weibull分布模式失效的对数似然函数表示为：

35、

36、其中，为形状参数，为尺度参数用于衡量设备失效时间长短；

37、基于对数似然函数以及多应力加速模型，确定完全样本试验下q种不同复合应力组合下的极大似然函数：

38、

39、

40、其中，为第h组复合应力下的多应力加速模型，表示第h组复合应力的反应速率关系。

41、优选的，步骤s3包括：

42、确定设备在复合应力下的目标使用时长，基于加速因子计算出单样品下的第一测试时长；

43、确定参与测试的设备样品的数量，并基于单样品的测试时长计算多样品下第二测试时长；

44、同时进行多样品在复合应力环境下的测试试验，当任意样品在复合应力环境下坚持第二测试时长均未发生故障则确定该样品合格，并基于合格率确定设备的可靠性。

45、本发明至少取得了以下有益效果：

46、1. 通过本发明实现了对复合应力环境下设备的可靠性解耦分析，能够适用于复杂的应力组合情况。

47、2. 实现了对应力影响度的计算，从而实现对严重影响设备正常运行的应力的筛选工作，确定出影响设备可靠性的应力类型。

48、3. 实现对复合应力作用的多层次解耦分析过程，并基于解耦分析结果进行复合应力下多应力加速模型的构建工作。

49、本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种复合应力下设备的可靠性数字化解耦分析方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种复合应力下设备的可靠性数字化解耦分析方法，其特征在于，在对设备进行可靠性分析的过程中，还包括：

3.根据权利要求1所述的一种复合应力下设备的可靠性数字化解耦分析方法，其特征在于，所述步骤s1包括：

4.根据权利要求3所述的一种复合应力下设备的可靠性数字化解耦分析方法，其特征在于，所述步骤s2包括：

5.据权利要求1所述的一种复合应力下设备的可靠性数字化解耦分析方法，其特征在于，所述步骤s3包括：

技术总结
本发明公开了一种复合应力下设备的可靠性数字化解耦分析方法，包括：确定设备在测试环境当中的多项应力数据，并基于预设的应力耦合效应关系表格利用应力耦合项以及其对应的应力耦合系数构建多应力加速模型；基于加速试验的完全试验样本，构建复合应力下设备失效的对数似然函数，并将对数似然函数代入多应力加速模型，获得复合应力下完全试验数据样本的极大似然函数以及其对应的加速因子；基于设备在复合应力下的目标使用时长以及加速因子对设备进行测试，根据测试结果确定设备在复合应力下的可靠性。通过本发明，实现了对复合应力环境下设备的可靠性解耦分析。

技术研发人员：朱兴高,张庆君,陈凤熹,栾家辉,董昊,刘鹏飞,代永德
受保护的技术使用者：中国航天标准化研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21