[发明专利]一种基于工程经验的产品加速退化试验方案设计方法

说明书

技术领域

本发明提出一种基于工程经验的产品加速退化试验方案设计方法，属于加速试验设计的可靠性技术领域。

背景技术

随着现代科学技术的发展和工业水平的提高，以及可靠性技术的不断发展以，越来越多的产品都具有高可靠长寿命的特点。这类产品的生产制造成本较高，这决定了加速变化试验中可投入的总样本量通常较小。而其自身寿命水平较高，设计寿命长达数年之久，如何在较短的试验时间内根据少量样本的试验数据对其寿命指标进行高精度评定，一方面对评定方法的信息利用率提出了较高要求，另一方面也给试验设计提出了巨大的挑战。众所周知，加速退化试验不要求大量产品到达失效状态，可直接根据产品性能参数的变化规律对产品寿命进行评定。

加速退化试验(Accelerated degradation tests，ADT)通过收集产品在高应力水平下的性能退化数据，并利用这些数据估计产品可靠性及预测产品在常规使用应力下的寿命。ADT的引入为解决加速寿命试验在应用中面临的失效数据少甚至零失效的问题提供了新途径。如何设计试验方案，如试验样本量、监测时间间隔、监测次数等，使试验评估结果最准确，试验代价最小，是加速退化试验工程应用中面临的一个重要问题。

在实际加速试验设计中，由于试验方案中包含很多元素，设计变量很多，利用解析设计方法不可能全面的考虑所有变量的设计，且很多加速试验方案具有相似性，所以，很有必要引入基于工程经验的加速试验设计方法。

发明内容

由于加速退化试验方案设计具有很多的相似性，进行总结提炼之后可以指导加速试验设计。所以，本发明提供了一种基于工程经验的产品加速退化试验方案设计方法。

本发明一种基于工程经验的产品加速退化试验方案设计方法，其目的是：针对基于解析的加速退化试验设计方法对于多维的设计变量进行全面设计十分困难，且加速退化试验设计方案有很多相似性，所以对工程经验进行提炼，进而能够为加速退化试验设计进行指导。同时，对各试验设计要素（样本量，测量周期等）给出相应的计算公式，并最终给出试验方案。

本方法首先确定进行试验设计的约束条件，再确定试验设计前的先验信息，接着根据工程原则和相应的计算经验公式给出对应试验设计要素的设计范围，根据以上计算结果构造相应的试验设计备选方案，最后根据工程经验和实施难易程度确定加速退化试验方案。

本发明一种基于工程经验的产品加速退化试验方案设计方法，它能够成立所需要的假设（这些条件是加速退化试验能够进行的前提假设，只有这些假设成立，试验才能进行）如下：

假设1性能参数的变化是不可逆的，即应是单调的；

假设2正常应力水平和试验应力水平下的性能参数变化机理一致。从统计特征上来说，正常应力水平和试验应力水平下的性能参数变化规律相似，均可用同一模型形式描述；

假设3试验应力水平越高，性能参数变化越快。

基于上述假设，本发明一种基于工程经验的产品加速退化试验方案设计方法，如图1所示，该方法具体步骤如下：

步骤一：确定进行试验设计的约束条件，主要包括试验时间、试验样本量和试验费用，其中试验费用与试验时间、试验样本量、测试次数等试验方案要素均有关系，是一个整体约束；

步骤二：确定加速退化试验的先验信息。加速退化试验设计的先验信息是根据工程经验、设计准则、相似产品信息或通过有限元分析、产品摸底试验分析等途径获得，主要有加速变化试验应力极限、性能参数不合格阈值以及性能参数加速退化模型；

步骤三：根据工程原则和相应的计算经验公式给出对应试验设计要素的设计范围，设计要素主要包括试验应力水平数及应力水平，试验样本量，试验时间和试验测试周期；

步骤四：在以上计算结果的基础上构造相应的试验设计备选方案，并根据工程经验和实施难易程度确定加速退化试验方案。

其中，在步骤一中所述的“试验设计的约束条件”具体如下

试验时间：对于试验承担方而言，试验时间越长，试验费用越高，进行加速试验带来的效益越小。但是，对于统计分析而言，试验时间越短，通过加速试验所能获得的产品与可靠性相关的信息越少，寿命评估精度越低。需根据实际试验承受能力，结合工程经验确定一个试验时间上限，作为试验截止条件。