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1、第28卷第6期宇航学报Vol.28No.62007年11月JournalofAstronauticsNovember2007综合应力加速寿命试验方案模拟评价的理论与方法1,21133陈文华,钱萍,方晶敏,周升俊,卢献彪(1.浙江大学流体传动与控制国家重点实验室,杭州310027;2.浙江理工大学机械与自动控制学院,杭州310018;3.中国航天时代电子公司八二五厂,杭州310015)摘要:针对综合应力加速寿命试验方案优劣的评价问题,以产品在正常应力水平时中位寿命方差的均值和标准离差作为试验方案统计精度及其稳定性的评价指标,应用蒙特卡洛模拟方法,根据
2、所提出的加速寿命试验方案模拟评价的准则,建立了综合应力加速寿命试验方案的模拟评价方法;同时,应用极大似然估计理论,建立了综合应力加速寿命试验方案模拟评价的数学模型。对航天电连接器综合应力加速寿命试验方案模拟评价的结果表明,在相同的试验次数和样本量下,最优试验方案的统计精度及稳定性高于均匀正交试验方案一倍左右,因此可以比均匀正交试验方案更好地代替全数试验方案,实现航天电连接器在环境温度和振动应力综合作用下可靠性水平的快速评定。关键词:综合应力;加速寿命试验;评价模拟中图分类号:TB114.3;V442文献标识码:A文章编号:100021328(200
3、7)06217682060引言1航天电连接器的可靠性统计模型机电产品在储存和使用过程中会受到各种环境航天电连接器在贮存和使用中会遭受多种环境应力的影响,要快速地评定其在实际工作环境的可应力的影响,影响其可靠性的最主要环境因素是环[2]靠性水平,就必须进行产品的综合应力加速寿命试境温度和振动应力。电连接器在温度和振动应力验。如果加速试验有q个试验应力(即加速因子),的综合作用下,电连接器的接触寿命服从两参数的[3]每个试验应力均取k个应力水平,按照所有应力水Weibull分布,其概率密度函数为qm-1m平组合做全数寿命试验,必需进行k次寿命试验,f(
4、t)=(m/η)(t/η)exp[-(t/η)](t>0)加速寿命试验就有可能因试验次数太多而无法实(1)施。为了减少试验次数,并尽量保证试验数据的统式中,m为形状参数,η为特征寿命。计精度,一般采用经优化后的均匀正交加速寿命试在不同的温度应力水平和振动应力水平的综合[1]验方案。由于可靠性试验费用昂贵且试验周期作用下,若电连接器的失效机理保持不变,则其具体[3]长,是一项耗时、耗力、耗财极大的工程,为了确保试的统计模型可表述为:验过程的成功,有必要对加速寿命试验方案进行模(1)产品寿命t在统计上相互独立且服从两参拟评价,以检验经优化后的综合应力加
5、速寿命试验数Weibull分布;方案是否可以替代全数试验方案用于产品的可靠性(2)在不同应力水平下,Weibull分布的形状参评定。本文以航天电连接器为研究对象,以工作应数m保持不变;力水平时中位寿命估计值方差的大小作为衡量试验(3)产品特征寿命η与两应力之间的关系满足:-α方案优劣的依据,讨论了综合应力加速寿命试验方η=ASexp[ΔE/k(T+273.15)](2)案模拟评价的理论与方法,并对Y11X系列航天电式中,ΔE为激活能(eV),k为玻尔兹曼常数-4连接器的综合应力加速寿命方案进行了模拟评价。(0.8617×10eVPK),T为环境温度
6、(℃),S为随机收稿日期:2006208228;修回日期:2007203206基金项目:国家自然科学基金(50375142)第6期陈文华等:综合应力加速寿命试验方案模拟评价的理论与方法17692振动应力(gPHz),A和α为待定系数。应力的提高应以不改变产品在正常工作条件的失效若令θ=lnt,则式(1)的Weibull分布就转化为机理为准则,现依据Y11X系列航天电连接器在[4]极值分布,其概率密度函数为158℃的试验温度下均为接触失效的结果,确定本1次试验的四个温度应力水平为105℃、120℃、135℃f(θ)=exp[(θ-μ)/σ]exp{-
7、exp[(θ-μ)/σ]}σ和158℃;另外,参考前期的试验经验和试验设备能(-∞<θ<+∞)够提供应力范围,确定本次试验的四个振动应力水式中,μ=lnη,σ=1/m。则上述的统计模型可转2222平为0.2g/Hz、0.45g/Hz、0.75g/Hz和1.0g/Hz。化为更具一般性的线性-极值统计模型,具体可表各次试验投试的样本量为ni=5(i=1,2,⋯,K),述为:试验的截尾时间均为τ=50h。1°产品寿命θ(即为lnt)在统计上独立且同服若按照所有应力组合做全数寿命试验,则需进行从极值分布;2K=4=16次寿命试验,试验方案如表1所示。若采2
8、°在不同应力水平下,产品寿命的分布参数σ用均匀正交试验理论对应力水平进行组合,则所需进保持不变;[5]行的试验次数K即为相
