[發明專利]一種電連接器加速退化試驗方案優化方法

有效

• 申請號: 201711247068.X
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108132395B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 錢萍;陳磊磊;陳文華;鐘立強;孟垣東;葉杰輝;夏宏運;顏佳輝;張利彬
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.一種電連接器加速退化試驗方案優化方法，其特征在于：步驟一、根據待測電連接器的型號，確定電連接器的失效閥值D、工作壽命t_g、電連接器工作溫度區間、電連接器貯存溫度區間及待測電連接器的外殼材料；確定最低試驗溫度T_z和貯存溫度T₀，最低試驗溫度T_z在電連接器工作溫度區間內，貯存溫度T₀在電連接器貯存溫度區間內；查詢外殼材料的極限工作溫度；以該外殼材料的極限工作溫度作為最高試驗溫度T_m；

確定最終試驗的組數S，3≤S≤6；確定加速退化試驗的測試間隔f、截尾時間τ、測量次數l和總樣本量n，4小時≤f≤24小時，l＝τ/f，n≥3S；

τ的取值范圍如式(1)：

步驟二、電連接器接觸對的接觸電阻值r(t)隨試驗時間而變化的過程符合非線性維納過程，r(t)的退化模型如式(2)：

r(t)＝r₀+μB(t)+σW(B(t)) (2)；

在(2)式中：r₀表示電連接器在試驗前的接觸電阻值；μ為試驗的漂移系數；σ為試驗的擴散系數；W(B(t))表示均值為0，方差為B(t)的布朗運動；

B(t)＝t^1/3；

式(2)中，μ的表達式如式(3)：

μ＝exp(a+bζ) (3)；

式(3)中，exp(a+bζ)表示e的(a+bζ)次方；

式(2)中，σ的表達式如式(4)：

σ＝exp(γ₀+γ₁ζ) (4)；

式(3)及式(4)中，a，b，γ₀和γ₁為待確定的參數；

式(3)及式(4)中，ζ為試驗所施加的歸一化應力，表達式如式(5):

式(5)中，x為將試驗中施加的應力值；x與試驗溫度T之間的關系式為x＝1000/(273.15+T)；x_M為最高試驗溫度T_m對應的應力值；x_M與最高試驗溫度T_m之間的關系式為x_M＝1000/(273.15+T_m)；x₀為將貯存溫度T₀對應的應力值；x₀與貯存溫度T₀之間的關系式為x₀＝1000/(273.15+T₀)；

待測電連接器接觸對的壽命分布F_ε(t)的表達式如(6)：

F_ε(t)＝Φ(z_p) (6)；

式(6)中，Φ(z_p)為z_p的標準正態分布；

待測電連接器的壽命分布F(t)的表達式如(7)：

F(t)＝1-[1-F_ε(t)]^N (7)；

式(7)中，N為待測電連接器的接觸對數量；

由式(7)可得：Φ(z_p)＝F_ε(t)＝1-[1-F(t)]^1/N，令F(t)＝0.5求出Φ(z_p)的大小，進而求得z_p的大小；

電連接器中位壽命的估計值與試驗所施加的歸一化應力ζ的關系式如式(8)：

步驟三、取m個待檢測電連接器進行初步試驗，m≥3；初步試驗采用試驗溫度值為T_m，截尾時間為τ的恒定應力加速退化試驗；初步試驗中對m個待檢測電連接器內所有接觸對進行l次電阻值測量；得到所有電連接器內各接觸對在各次檢測中的電阻值r_jκk，r_jκk表示第j個待檢測電連接器的第κ個接觸對在第k次測量時的接觸電阻，j＝1,2,..m，κ＝1,2,…N，k＝1,2,..s；

初步試驗的對數似然函數如式(9)所示：

其中，ζ_m＝1；△r_jκk為第j個樣品的第κ個接觸對第k次測量所得電阻值與第k-1次測量所得電阻值的差值；t_jκk為對第j個樣品的第κ個接觸對進行第k次電阻值測量的時刻與試驗起始時刻的時間差，即k·f；t_jκ(k-1)為對第j個樣品的第κ個接觸對進行第k-1次電阻值測量的時刻與試驗起始時刻的時間差，即(k-1)·f；

通過極大似然估計法求出L取最大值時對應的a,b,γ₀和γ₁；

步驟四、以貯存溫度的歸一化應力ζ₀下的電連接器中位壽命估計值的方差最小為優化目標，得出優化的目標函數如式(10)；

式(10)中，h'為矩陣h的轉置矩陣；Y^-1為矩陣Y的逆矩陣；h的表達式如式11所示，

式(11)中，

式(12)、(13)、(14)及(15)中，w的表達式如式(16)：

式(10)中，Y的表達式如式(17)：

式(17)中，π_i為第i組試驗中投入的電連接器數量占總樣本量n的百分比；ζ_i為第i組試驗所施加的歸一化應力；x_i與貯存溫度T_i之間的關系式為x_i＝1000/(273.15+T_i)；T_i及π_i均為待優化的試驗參數，i＝1,2…,S；

A(ζ_i)的表達式如式(18)：

式(17)中，C_ijκk的表達式如式(19)：

式(19)中，t_ijκk為對第i組試驗中第j個樣品的第κ個接觸對進行第k次測量的電阻的時刻與第i組試驗起始時刻的時間差，即k·f；t_ijκ(k-1)為對第i組試驗中第j個樣品的第κ個接觸對進行第k-1次測量的電阻的時刻與第i組試驗起始時刻的時間差，即(k-1)·f；因此，將式(19)化簡為式(20)：

由于N及n已知，故能夠將中的N及n提取出來，得到新的目標函數V_M，提取方式如式(21)

步驟五、以0＝ζ₀<ζ_z<ζ₁<ζ₂<…<ζ_m＝1，為約束條件，通過matlab軟件中的fmincon函數進行優化，使得目標函數V_M最小，求出π_i及ζ_i，并根據ζ_i求出S組試驗的試驗溫度T_i，i＝1,2…,S；