[发明专利]一种弹性非金属材料产品加速寿命预估方法

说明书

本发明公开了一种弹性非金属材料产品加速寿命预估方法，在综合考虑产品性能和工作状态的基础上，设计了弹性非金属材料产品加速寿命试验，获取了弹性非金属材料产品的应力松弛率的变化，建立弹性非金属材料产品寿命预测模型，可以通过寿命预测方程可求得在实际工况温度下指定载荷贮存时弹性非金属材料产品的寿命，达到缩短试验时间和减少试验费用，提高弹性非金属材料产品寿命预估验证精确性的目的，为武器装备研制单位提供指导。

技术领域

本发明属于建模与数据分析技术领域，具体涉及一种弹性非金属材料产品加速寿命预估方法。

背景技术

弹性非金属材料产品(如复合纤维线、聚酰亚胺薄膜等)是通用的机械零件，也是武器装备的重要组成部分，对弹性非金属材料产品的寿命进行评估至关重要。疲劳断裂和应力松弛是弹性非金属材料产品失效的主要方式，武器装备长期处于贮存状态，弹性非金属材料产品失效主要表现为应力松弛。因此，研究应力松弛和弹性衰退的规律及其影响因素，对评价弹性非金属材料产品的贮存寿命及可靠性，以及研制新的弹性非金属材料产品寿命预估技术具有重大意义。

对大多数弹性非金属材料产品而言，采用一比一的常规寿命试验验证方法需要大量的试验经费和较长的研制周期，这导致一方面不可能在投入使用前完成寿命验证，只能边进行寿命验证边使用，从而很难在研制周期内获得产品的准确寿命信息；另一方面使得产品试验的充分性、有效性不足，导致武器装备贮存期间发生的未识别故障和问题较多。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种弹性非金属材料产品加速寿命预估方法，能够在综合考虑弹性非金属材料的产品性能和使用情况的基础上，定量预估出弹性非金属材料产品的寿命。

本发明提供了一种弹性非金属材料产品加速寿命预估方法，包括以下步骤：

步骤1、分析弹性非金属材料产品的失效机理与失效模式，获取所述产品的寿命指标、工作环境温度、耐受温度及性能下限指标；

步骤2、根据所述寿命指标、工作环境温度、耐受温度及性能下限指标，确定所述产品的加速寿命试验的温度点及加速模型，采用选定的加速寿命试验方法进行试验，得到不同温度点下的加速寿命试验数据；

步骤3、根据所述加速寿命试验数据，绘制不同温度点下的应力松弛曲线，拟合所述应力松弛曲线得到所述产品的寿命预测方程。

进一步地，所述步骤3中的拟合所述应力松弛曲线得到所述产品的寿命预测方程的方式包括以下步骤：

步骤3.1、拟合所述应力松弛曲线，得到所述产品在不同工作环境温度T下的应力与时间之间的对数函数为：Y＝A ln t+B，其中，Y为应力值，t为时间，A、B为常数；

步骤3.2、将所述产品的性能下限指标代入所述对数函数，得到所述产品在规定失效指标下所对应的失效时间；

步骤3.3、对所述步骤3.2计算得到的失效时间进行数据外推计算，得到ln t与1/T的对应关系，通过对所述对应关系的拟合得到所述产品的寿命预测方程：

ln t＝C/T+D

其中，C、D为常数，t为产品寿命。

进一步地，所述加速模型为阿伦尼斯模型。

进一步地，所述选定的加速寿命试验方法为恒定应力加速寿命试验方法。

有益效果：

本发明在综合考虑产品性能和工作状态的基础上，设计了弹性非金属材料产品加速寿命试验，获取了弹性非金属材料产品的应力松弛率的变化，建立弹性非金属材料产品寿命预测模型，可以通过寿命预测方程可求得在实际工况温度下指定载荷贮存时弹性非金属材料产品的寿命，达到缩短试验时间和减少试验费用，提高弹性非金属材料产品寿命预估验证精确性的目的，为武器装备研制单位提供指导；