非矩形试验区域综合应力加速寿命试验设计方法优选的研究

摘要

工程上长寿命机电产品可靠性评估常采用加速寿命试验方法。优化试验方案是提高试验效率的有效手段。目前对两个应力的综合恒加试验方案的优化，主要是针对两试验应力取值区域为矩形进行的。在实际试验中，受设备和试验要求的制约，使得试验应力取值域为非矩形。通过矩形区域设计方法对非矩形区域的综合应力加速寿命试验进行设计，不能保证获得实际可行的试验方案，故需对非矩形试验区域下加速试验优化问题进行研究。本文基于机电产品普遍适用的线性-极值模型，针对非矩形试验区域情况，研究了均匀、正交、EM等三种应力组合方式下的加速试验方案优化设计方法，提出了衡量试验方案优劣的指标，基于层次分析法确定了各指标的权重系数，提出了非矩形区域下的最优方案评价方法，基于该评价方法对三种应力组合方式下的各最优方案进行性能优劣比较，提出了非矩形试验区域加速寿命试验方案的优选准则，指导了实际工程试验的实施。
　　本文共分为六个章节，主要内容如下:
　　第一章，阐述了论文的研究背景、目的及意义，介绍了加速寿命试验中常用的方法，叙述了加速寿命试验统计模型、优化设计、以及统计分析方法的研究现状，并针对非矩形区域加速寿命试验的研究现状及存在的问题进行了分析，从而提出了论文的研究目标和主要内容。
　　第二章，针对工程上常用的寿命分布模型和加速模型，分析了各模型的适用场合，选取了机电产品普遍适用的线性-极值模型为本文的统计模型，并对模型进行了标准化处理。
　　第三章，通过以产品在正常应力水平下分位寿命估计值方差最小为目标，在选取最高应力水平组合点后，将最低应力水平组合点及各试验样本分配比例作为设计变量，分别采用均匀、正交、EM等三种应力组合方式对试验应力水平点进行安排，提出了非矩形试验区域综合应力加速寿命试验方案的均匀设计方法、正交设计方法和EM设计方法，并通过算例证明了三种设计方法的可行性。
　　第四章，针对加速寿命试验方案性能优劣的三种评价指标，结合层次分析理论给出了各指标的权重系数，确定了非矩形试验区域下最优试验方案的综合评价指标，并提出了非矩形试验区域下最优试验方案评价方法;比较算例在三种非矩形区域试验设计方法下的最优试验方案的性能优劣，得到了各设计方法下综合性能最优的试验方案。
　　第五章，给出了非矩形试验区域边界和模型参数值的取法，通过计算机模拟，对任意凸形试验区域边界和一般模型参数取值范围下的非矩形试验区域综合应力加速寿命试验方案进行性能的比较，确定了综合评价指标下性能最优的试验方案，给出了非矩形试验区域综合应力加速寿命试验方案的优选准则。
　　第六章，总结了全文的研究工作，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 研究背景及意义

1．2 加速寿命试验方法

1．3 加速寿命试验技术研究现状

1．3．1 加速寿命试验统计模型研究现状

1．3．2 加速寿命试验优化设计研究现状及存在问题

1．3．3 加速寿命试验统计分析方法研究现状

1．4 非矩形试验区域综合应力加速寿命试验研究现状及存在问题

1．5 本文研究的目标及内容

1．5．1 研究目标

1．5．2 主要研究内容

第二章 可靠性统计模型及其标准化

2．1 引言

2．2 可靠性统计模型

2．2．1 常用的寿命分布模型

2．2．2 常见的加速模型

2．2．3 线性-极值模型

2．3 模型标准化

2．4 本章小结

第三章 非矩形试验区域综合应力加速寿命试验方案优化设计方法

3．1 引言

3．2 非矩形试验区域综合应力加速寿命试验方案均匀设计方法

3．2．1 均匀试验设计

3．2．2 均匀设计的应力组合方式

3．2．3 试验方案优化设计准则

3．2．4 试验方案优化设计的极大似然估计理论

3．2．5 试验方案优化设计的数学模型

3．2．6 最优试验方案确定方法

3．2．7 算例

3．3 非矩形试验区域综合应力加速寿命试验方案正交设计方法

3．3．1 正交试验设计

3．3．2 正交设计应力组合方式

3．3．3 试验方案优化设计准则及极大似然估计理论

3．3．4 试验方案优化设计的数学模型

3．3．5 最优试验方案确定方法

3．3．6 算例

3．4 非矩形试验区域综合应力加速寿命试验EM设计方法

3．4．1 EM设计方法相关性质

3．4．2 试验方案设计方法

3．4．3 算例

3．5 本章小结

第四章 非矩形试验区域综合应力加速寿命试验方案性能评价方法

4．1 引言

4．2 试验方案性能优劣的评价指标

4．2．1 寿命估计精度

4．2．2 模型参数的估计精度

4．2．3 模型参数偏差的稳健性

4．3 评价指标权重系数

4．4 最优试验方案的综合评价方法

4．5 本章小结

第五章 非矩形试验区域综合应力加速寿命试验方案的优选

5．1 引言

5．2 计算机模拟试验参数选取

5．2．1 分位数P值的选取

5．2．2 非矩形试验区域边界的选取

5．2．3 模型参数值的选取

5．3 计算机模拟试验综合评价

5．3．1 基于均匀设计方法的非矩形区域最优试验方案综合评价

5．3．2 基于正交设计方法的非矩形区域最优试验方案综合评价

5．3．3 基于EM设计方法的非矩形区域最优试验方案综合评价

5．3．4 三种设计方法下综合性能最优试验方案综合评价

5．4 非矩形试验区域综合应力加速寿命试验方案优选准则

5．5 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

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目

附表