[發明專利]基于Weibull分布的綜合應力恒加試驗方案可靠性評價方法

有效

• 申請號: 201810066544.6
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108170991B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 梁紅琴;馮雪峰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.基于Weibull分布的綜合應力恒加試驗方案可靠性評價方法，該方法用于加速壽命試驗評價，其特征在于，包括以下步驟：

a、采用熱應力和非熱應力同時作為加速應力進行試驗，則建立產品壽命特征與試驗應力間關系的模型為：

其中，η為特征壽命；T為熱應力，S為非熱應力；A、B均為待定常數，E為激活能，K＝8.617×10^-5eV/℃為波耳茲曼常數；

并設定：

(1)在各應力水平組合(T_i,S_j)下，產品的壽命t_ij服從雙參數Weibull分布W(m_ij,η_ij)，i,j＝0,1,2,…,k，其概率密度函數f(t_ij)為：

其中，m_ij0為形狀參數，η_ij0為特征壽命或尺度參數；

壽命t_ij的對數服從極值分布G(μ_ij,σ_ij)，其概率密度函數f(y_ij)為：

其中，μ_ij＝lnη_ij為極值分布G(μ_ij,σ_ij)的位置參數，σ_ij＝1/m_ij為極值分布G(μ_ij,σ_ij)的尺度參數；

(2)在各應力水平組合(T_i,S_j)下,產品的失效機理保持不變，即所有應力水平組合下Weibull分布的形狀參數m_ij相同：這等價于極值分布G(μ_ij,σ_ij)的尺度參數σ_ij相同：

(3)在各應力水平組合(T_i,S_j)下，Weibull分布的特征壽命η_ij與應力水平組合(T_i,S_j)間滿足對數線性廣義艾林加速模型：

(4)設定公式(3)等價于極值分布G(μ_ij,σ_ij)的位置參數μ_ij與轉化應力水平組合間滿足對數線性廣義艾林加速模型：

其中，γ₀＝lnA，γ₁＝E/10³K和γ₂＝-B均為待估參數；φ(S_j)＝lnS_j均為轉化應力水平，記

根據以上設定，以正常應力水平組合下產品中位壽命估計值的漸進方差的均值μ_V為可靠性判斷標準，且以的標準差σ_V作為判斷可靠性穩定性的準則，對綜合應力恒加試驗方案進行可靠性判斷：

即均值μ_V越小，可靠性越高，標準差σ_V越小，可靠性判斷的穩定性越好；

根據廣義艾林可靠性統計模型，在正常轉化應力水平組合下，極值分布G(μ_ij,σ_ij)的p分位壽命y_p,00和可靠度為R的可靠壽命y_R，00分別為：

其中，z_p＝ln[-ln(1-p)]，Z_R＝ln[-lnR]分別為標準極值分布的p分位壽命和可靠度為R的可靠壽命；φ₀＝lnS₀；

b、根據加速壽命試驗的具體產品對象，為步驟a中所建模型的參數γ₀、γ₁、γ₂、σ賦初值，將賦初值后的參數分別定義為和

c、利用MonteCarlo方法產生一組來自Weibull分布的偽隨機樣本，通過MonteCarlo隨機抽樣的樣本均值與樣本標準差估計μ_V與σ_V，即：

其中，為漸進方差的估計值；N為Monte Carlo模擬次數，設定N＝1000；

d、采用MLE法對步驟c產生的偽隨機樣本進行極大似然估計，求解模型參數的MLE值和

e、利用廣義艾林可靠性統計模型，求出正常應力水平組合(T₀,S₀)下漸進方差的估計值

f、將步驟c～e重復999次，獲得1000個產品中位壽命估計方差的估計值：

g、利用步驟(5)得到的1000個中位壽命估計方差的估計值，求出方差的均值μ_V和標準差σ_V的估計與即：

h、以產品在正常應力水平組合下中位壽命估計方差的均值和標準差最小為可靠性判斷準則，評價綜合應力恒加試驗方案的優劣，即和越小，其試驗方案越好。