[发明专利]考虑多源不确定性的多参数相关退化产品可靠性评估方法

说明书

考虑多源不确定性的多参数相关退化产品可靠性评估方法，属于产品性能退化建模与可靠性评估技术领域。方法是：分析产品的任务剖面和失效机理，设计加速退化试验，并对产品的多元性能参数进行测量；针对单一性能参数的退化数据，建立同时考虑多源不确定性和退化过程非线性的边缘退化模型，并在给定失效阈值的情况下，推导失效概率密度函数和失效分布函数的近似解析形式；利用Copula函数建立各性能参数的联合失效分布函数；利用极大似然估计得到各边缘退化模型及Copula函数中的未知参数集合，实现产品可靠性评估。本发明解决了现有的多参数相关退化模型中尚未同时考虑多源不确定性和退化过程非线性的影响，进而导致可靠性评估结果缺乏合理性的问题。

技术领域

本发明属于产品性能退化建模与可靠性评估技术领域，具体涉及一种考虑多源不确定性的多参数相关退化产品可靠性评估方法。

背景技术

随着科学技术和制造水平的不断发展，当代产品从复杂系统或装备到元器件或零部件大多呈现出“高可靠，长寿命”的特性，这使得常规寿命试验难以预计或评估其可靠性指标。加速退化试验可以在保证产品失效机理不变的前提下，通过提高应力等级，显著缩短试验周期，同时可获得产品较为丰富的性能参数退化信息，为其可靠性预计与评估提供有力支撑。

目前的大多数研究仅关注产品的单个性能参数退化信息，并以此为依据，借助退化建模等手段实现可靠性评估。然而，当代产品大多存在多个(两个或两个以上)性能参数，并且由于内部结构、工作条件和失效机理等因素的影响，这些性能参数的退化过程往往呈现出一定的相关性，如果忽略这些相关性，则会导致产品的可靠性评估结果不准确。此外，产品的退化过程除了由自身设计和制造因素决定外，还会受到多源不确定性的影响，具体包括：(1)退化过程的随机性；(2)样本个体之间的差异性；(3)测量误差。上述三种不确定性将导致产品的退化轨迹具有一定的分布特性。同时，由退化规律和环境因素的共同影响，产品的退化轨迹又会呈现出非线性的特点。然而，在现有的多参数相关退化模型中，上述三种不确定性以及退化过程的非线性尚未被同时考虑，这将导致边缘退化模型的构建缺乏合理性和准确性，进而影响多参数相关退化产品可靠性评估结果。因此，针对多参数相关退化产品，首先在同时考虑上述多源不确定性及退化过程非线性的情况下，建立单一性能参数边缘退化模型，并得到其失效分布函数的近似解析形式，然后利用Copula函数建立各性能参数的联合失效分布函数，进而得到更为准确、合理的可靠性评估结果，为产品的运行维护和健康管理奠定基础。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的多参数相关退化模型中尚未同时考虑多源不确定性(退化过程的随机性、样本个体之间的差异性以及测量误差)和退化过程非线性的影响，进而导致可靠性评估结果缺乏合理性和准确性的问题，本发明提供了一种考虑多源不确定性的多参数相关退化产品可靠性评估方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的考虑多源不确定性的多参数相关退化产品可靠性评估方法，所述方法步骤如下：

步骤一：分析产品的任务剖面和失效机理，设计合理的加速退化试验(是现有技术)，并对产品的多元性能参数PC＝{pc₁,pc₂,...,pc_q}，q≥2进行测量，式中：q为性能参数的个数，pc_q表示第q个性能参数；

步骤二：针对第i个性能参数pc_i,i∈1,...,q的退化数据，分别建立同时考虑多源不确定性(退化过程的随机性、样本个体之间的差异性以及测量误差)和退化过程非线性的边缘退化模型Y_i(t),i∈1,...,q，t表示时间；

步骤三：在建立步骤二第i个性能参数边缘退化模型后，在给定失效阈值D_i的情况下，借助首达时的概念(性能退化量首次达到失效阈值的时间)，分别推导得到失效概率密度函数f_i(t)和失效分布函数F_i(t)的近似解析形式；