基于多元性能退化的电连接器贮存可靠性建模与验证

摘要

在和平年代，型号装备作为威慑和防御力量，服役后多处于贮存和检修状态。随着可靠性要求的提高，新型号设计贮存寿命已要求达到20-30年。贮存期间型号装备各组件的性能因受到环境应力作用而逐渐退化直至失效，贮存可靠性是型号装备一项重要的技术指标。电连接器作为型号装备系统中的基础元件，在型号系统中数量众多，一旦出现失效，将导致型号装备任务失败。因此电连接器的贮存可靠性对于型号装备的可靠性至关重要。 在型号贮存阶段，电连接器受温度、湿度等环境因素影响，出现多种失效模式如:接触失效、绝缘失效等，现有的电连接器可靠性模型多针对单一失效模式，未涉及与整个贮存环境相适应的、能真正反映实际贮存可靠性的模型，因此本文针对接触性能和绝缘性能两者退化并存的情况，对电连接器贮存可靠性的模型开展研究，以某型号电连接器为对象，研究其多元性能退化模型，通过试验数据的统计分析评估其贮存可靠性，为后续在贮存可靠性评估研究奠定基础。 本文章节安排如下: 第一章，阐述了论文的研究背景和意义，首先综述了电连接器贮存可靠性评估现状，提出了电连接器贮存可靠性模型在工程应用中存在的问题;其次围绕退化建模、模型验证以及多元性能退化建模三个方面，对国内外研究现状展开分析，针对存在的问题，提出了本文的研究内容和目标。 第二章，从电连接器的结构、功能和材料入手，通过对电连接器各个组件在贮存剖面下各环境应力作用下的环境效应分析，得出电连接器在贮存环境下的常见失效模式为:接触失效和绝缘失效。通过对电连接器接触失效和绝缘失效的机理分析，确定了其接触失效是由于接触对表面氧化腐蚀物的产生和堆积导致的;而绝缘失效是由于材料老化引起带电碳链增多导致的。基于失效机理分析结果，认为两种失效模式不相关。 第三章，结合电连接器的失效模式和失效机理分析，研究了接触对表面氧化腐蚀物的增长规律，建立了电连接器接触性能退化的随机过程模型和接触寿命分布模型。其次从机理层面建立了电连接器的绝缘性能退化的混合效应模型。基于接触性能退化过程和绝缘性能过程无关的假设，建立了电连接器的多元性能退化模型。 第四章，制定了以温度为加速因子的电连接器恒定应力加速试验方案，包括样本量，测试时间间隔、试验的截尾时间等。利用极大似然估计法，通过对试验数据进行统计分析，得出电连接器多元性能退化模型参数，最后评估了25℃下考虑接触退化和绝缘退化下电连接器的贮存可靠性。 第五章，验证了电连接器的多元性能退化模型。利用图分析法、残差检验、方差分析和相关性分析，通过对接触电阻和绝缘电阻的4组试验数据进行统计分析，验证了模型的合理性;结合电镜扫描和能谱仪分析，从机理层面验证了失效机理分析的正确性，进一步验证了从失效机理层面建模的合理性。 第六章，对本文研究内容归纳总结，提出了研究中的不足之处，并对下一步的研究方向进行了展望。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景

1．2研究意义

1．3研究现状综述

1．3．1电连接器可靠性评估综述

1．3．2退化建模研究综述

1．3．3多元性能退化建模研究现状

1．3．4模型验证的研究现状

1．4本文研究内容

1．4．2研究内容

第二章电连接器贮存环境效应和失效机理分析

2．1引言

2．2电连接器的结构、材料和功能

2．2．1电连接器的结构、材料

2．2．2电连接器的功能分析

2．3型号装备及电连接器的贮存剖面

2．4电连接器贮存环境效应分析

2．4．1接触件的环境效应分析

2．4．2绝缘体的环境效应分析

2．4．3密封体的环境效应分析

2．4．4壳体的环境效应分析

2．5电连接器贮存状态下失效模式分析

2．6电连接器贮存状态下的失效机理

2．7本章小结

第三章基于多元性能退化的电连接器贮存可靠性建模

3．2电连接器接触性能的随机过程建模

3．2．1氧化腐蚀物与接触电阻的关系

3．2．2电连接器接触性能退化随机过程模型

3．2．3基于随机过程的电连接器接触性能退化寿命分布

3．3电连接器绝缘性能的退化建模

3．3．1绝缘电阻的退化模型

3．3．2绝缘电阻加速退化模型

3．3．3绝缘体退化寿命分布建模

3．4电连接器的多元性能退化模型

3．5本章小结

第四章电连接器加速试验方案及试验数据的统计分析

4．2电连接器恒定应力加速试验方案

4．2．1确定试验方法

4．2．2电连接器的加速试验方案

4．2．3各性能参数的测试方法

4．2．4数据的记录形式

4．3电连接器接触性能试验数据的统计分析

4．3．1试验数据结果及试验应力的标准化处理

4．3．2试验数据的预处理

4．3．3接触电阻随机过程模型的参数估计理论

4．3．4接触电阻随机过程模型的参数估计结果

4．4电连接器绝缘性能试验数据的统计分析

4．4．1试验数据的统计分析方法

4．4．2统计分析结果

4．5本章小节

第五章电连接器多元性能退化模型的验证

5．1引言

5．2电连接器接触性能随机过程模型的验证

5．2．1模型的正态性检验

5．2．2加速方程的检验

5．3电连接器绝缘性能退化模型的检验

5．3．1异常数据的剔除

5．3．2拟合优度检验

5．3．3退化率分布检验

5．3．4加速方程的检验

5．4电连接器多元性能退化模型相关性的检验

5．5．1接触失效机理验证

5．5．2绝缘失效机理验证

5．6本章小结

第六章总结与展望

6．1总结

6．2展望

参考文献

致谢

附录

攻读硕士期间科研成果和参与项目情况