[發明專利]一種基于環境效應的表面改性工藝可靠性評價方法

在審

• 申請號: 201710244055.0
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107169165A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 戴偉;尹昌;遲永嬌
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/08
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

1.一種基于環境效應的表面改性工藝可靠性評價方法，其特征在于：具體步驟如下：

步驟一：關鍵表面完整性特征及敏感環境應力分析；分析產品在自然環境下的典型失效模式，根據其失效機理確定產品的關鍵表面完整性特征C＝[C₁，C₂，C₃，…，C_N]，其中N表示關鍵表面完整性特征的種類；基于環境應力對關鍵表面完整性特征退化過程的敏感程度，確定其敏感環境應力S＝[S₁，S₂，S₃，…，S_L]，其中L表示敏感環境應力的種類；

步驟二：關鍵表面完整性特征退化實驗；檢測表面改性后的產品在自然環境當中的退化過程，并記錄其退化數據；具體實驗方法為首先檢測產品未退化時各關鍵表面完整性特征，然后每隔退化時間Δt對其特征C進行一次測量，直至其特征退化至失效閾值；實驗結束，同時實時監測敏感環境應力并記錄數據C_ij，C_ij表示第i類關鍵表面完整性特征的第j次檢測數據；

步驟三：退化預測模型的建立；利用產品退化數據與環境數據構建數據向量，其中神經網絡輸入層的每一個樣本向量的形式為：

X＝[S_1j，S_2j，S_3j，…，S_Lj，C_1j，C_2j，C_3j，…，C_Nj]

其中：X表示樣本向量，

[S_1j，S_2j，S_3j，…，S_Lj，C_1j，C_2j，C_3j，…，C_Nj]表示L類環境應力第j次的監測值與N類關鍵表面完整性特征的第j次的監測值構成的一個樣本向量；輸出層的每一個樣本向量為Y＝[C_1j，C_2j，C_3j，…，C_Nj]，該C_ij表示對第i類關鍵表面完整性特征的第j次檢測數據；結合神經網絡算法建立基于環境效應的表面完整性特征的退化預測模型，訓練神經網絡直至精度符合要求，獲得預測模型；

步驟四：動態環境下的關鍵表面完整性特征的退化預測；將新的敏感環境應力數據與關鍵表面完整性特征的退化初始值帶入退化預測模型，計算該環境當中表面完整性特征的退化預測數據；

步驟五：評價指標的計算；結合應力-強度干涉模型，以表面完整性特征的失效閾值作為強度，以表面完整性特征的檢測值作為應力，計算動態環境效應作用下，關鍵表面完整性特征值大于失效閾值的概率，比較各關鍵表面完整性特征能夠完成其規定要求的，取最小值作為評價指標，實現對基于環境效應的表面改性工藝的評價，評價指標I計算方式如下式：

I＝minP(C_ij＞F_i)且C_ij＝C_i1-X(t) (1)

其中I表示工藝可靠性評價指標，min表示最小值，F_i表示第i類關鍵表面完整性特征的失效閾值，C_i1表示涂層結合強度的初始值，X(t)表示關鍵表面完整性特征隨時間的退化量；

通過以上步驟，能夠準確預測關鍵表面完整性特征在動態環境中的退化過程，通過計算動態環境中某時刻關鍵表面完整性特征大于退化閾值的概率，能夠對該工藝抵抗環境應力的能力做出評估，實現該工藝的可靠性評估，并能夠為該工藝流程的優化提供幫助。

2.根據權利要求1所述的一種基于環境效應的表面改性工藝可靠性評價方法，其特征在于：在步驟一中所述的“關鍵表面完整性特征”，是指但不限于硬度、粗糙度和結合強度。

3.根據權利要求1所述的一種基于環境效應的表面改性工藝可靠性評價方法，其特征在于：在步驟一中所述的“敏感環境應力”，是指但不限于海水環境中的溫度應力S_T、pH值S_P、溶解氧S_D、鹽度S_S和氧化還原電位S_OPR。