[发明专利]一种航天电子类产品可靠性评估方法

摘要

本发明公开了一种基于失效机理的航天电子产品可靠性评估方法，在采用物理仿真与试验相结合的分析方法，构建电子产品的物理仿真模型，采用灵敏度分析、蒙特卡罗分析、应力分析等手段，识别产品关键元器件的基础上，结合元器件的实际工况，开展失效机理分析。目前，针对元器件的失效机理分析主要是在电子产品试验或使用过程中出现失效后，用于分析失效原因的一种手段，从而有针对性的改进产品，提高产品的寿命与可靠性；本发明运用失效机理分析的目的在于找到影响薄弱器件寿命与可靠性的关键特征参数，为作为可靠性模型的自变量。

主权项

1.一种航天电子产品的可靠性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、对航天电子产品的薄弱环节进行识别，得到关键元器件，具体包括如下步骤：S11、根据电子产品物理结构，采用电路仿真分析软件，搭建电子产品物理仿真模型，设置电子产品中各元器件的输入输出特征参数，初步建立所述电子产品的输入与输出关系；S12、判断电子产品是否存在潜在故障；若存在潜在故障，对电子产品进行改进后执行下一步，若不存在潜在故障，直接执行S13；其中，采用蒙特卡洛分析方法判断电子产品是否存在潜在故障，具体方法为：1)根据各元器件正态分布的分布参数按照公式(1)和公式(2)分别生成各元器件的性能随机数，其中，第i个元器件输入输出特征参数所生成的随机数记为X_i；X_i＝μ+σX′_i              (2)其中，U_j是[0,1]之间的随机数，μ为均值，σ为标准差；2)将各元器件对应的随机数X_i代入到S11中的物理仿真模型中，通过仿真计算，得到电子产品输出结果；3)重复1)步骤和2)步骤N次，得到M个电路输出结果，其中，M最少取50次；对得到的M个仿真输出结果进行分析，得到输出的极值，并根据电子产品的输出性能指标要求，判断仿真输出结果是否满足性能指标要求，若极值均在要求范围内，则判断产品满足要求，不存在潜在故障；反之，存在潜在故障；S13、采用应力分析手段，识别电子产品的薄弱环节，作为关键元器件，具体为：在电子产品正常工作的条件下，运用步骤S11中建立的电子产品物理仿真模型，计算产品中各元器件的工作应力，并得到各元器件的工作应力与规定值的比值，并按照比值从大到小的顺序对各元器件进行排序；将满足以下三个条件中一个或一个以上的元器件判定为薄弱环节：条件1：所述比值大于1的元器件；条件2：通过观察比值，不满足降额要求的元器件；条件3：相邻两个元器件的比值之差超过30％且排序靠前的元器件比值大于0.5时，确定两个元器件排序靠前的元器件为薄弱环节，同时确定排序在该薄弱环节器件之前的所有元器件为薄弱环节；在均不满足以上3个条件的情况下，判定排序前三的元器件为薄弱环节；步骤2、针对步骤1中确定的关键器件，结合其工作条件，运用失效机理分析方法，确定关键元器件的失效机理；然后根据关键元器件的失效机理，结合产品的工作环境，分析并确定关键元器件与失效机理及工作寿命相关的性能参数，即寿命特征参数；步骤3、针对关键元器件开展器件级试验，测量元器件在试验过程中的寿命特征参数，并记录元器件其失效前时间TF；然后建立失效前时间TF与寿命特征参数的对应关系，即得到可靠性数学模型；步骤4、针对不同样本，收集可靠性数学模型中元器件的各寿命特征参数，针对各参数的样本差异性，计算各寿命特征参数的分布类型与分布类型对应的分布参数；步骤5、基于拉丁超立方抽样的可靠性评估计算，具体为：针对各个寿命特征参数，先根据精度要求确定抽样次数N，然后依据步骤4得到的各寿命特征参数的分布类型与分布参数，采用拉丁超立方抽样方法进行N次抽样，并将抽样样本分别代入到步骤3建立的可靠性数学模型中，计算得到N个时间TF的计算值；通过统计N个TF计算，获得TF概率分布函数F(t)，并根据产品的任务时间t_m的要求，计算产品的可靠度R，即：R(t_m)＝P{TF＞t_m}＝1‑F(t_m)。