微波功率放大组件加速贮存数据处理及寿命评估

目的 以微波功率放大组件为研究对象,开展加速贮存试验退化数据的处理、建模、分析,给出组件的贮存期评估值和激活能等贮存特征参数。方法 在已完成微波功率放大组件加速贮存试验的基础上,借鉴已有的数据建模及处理方法,开展加速贮存数据处理及寿命评估,应用多种退化轨迹拟合寻优、基于性能退化模型参数折算建模、多种寿命分布建模及拟合优度检验等技术,对贮存数据进行分析处理。结果 给出了微波功率放大组件退化轨迹模型、寿命分布模型、加速因子、激活能等贮存特征参数和可靠寿命评估值。结论 描述的加速贮存试验数据处理方法,适应性好,具有较高的优良性,可为类似具有退化数据的电子设备提供借鉴。     

自然随机温度应力条件的加速退化模型研究

目的利用加速退化试验对免维护导弹服役期进行分析评估,给出自然温度环境应力等效处理方法和加速退化因子数学模型。方法对环境温度实测数据进行统计处理,利用阿伦尼斯模型给出时域内的等效温度均值函数,将随机温度应力转换为温度循环应力。利用基于统计数据的加速退化模型求得产品激活能,推导给出相对随机温度应力的加速退化因子数学模型。结果利用给定加速模型,定量给出了某产品在典型地区的服役期,评估结论符合预期。结论改进后加速模型综合了自然环境随机温度应力对产品性能影响,能够较好地对产品服役期进行评估。     

基于退化轨迹的锂离子电池加速试验研究

针对锂离子电池长寿命、高可靠的特点,提出了使用恒定应力加速退化试验对其进行可靠性评估与寿命预测的方法。首先对锂离子电池进行FMEA分析,得出容量衰减是最常见的失效模式,并以温度作为主要的加速应力。其次,确定锂离子电池的加速退化模型和参数退化轨迹模型,并进行锂离子电池的加速退化试验设计。确定加速应力水平时,在锂离子电池参数退化轨迹的基础上,根据巴特利特检验统计量确定退化机理一致的边界应力。最后,基于伪寿命对锂离子电池的可靠性进行评估。     

复合固体推进剂定应变‒温度循环加速试验方法研究

目的 建立复合固体定应变–温度循环加速试验方法。方法 采用MSC.PATRAN有限元分析软件,仿真计算某型贴壁浇铸固体火箭发动机从零应力温度(68 ℃)固化降温至常温(20 ℃)的极值点von Mises应变最大值,利用自制应变加载装置对复合固体推进剂施加定应变。分析固体火箭发动机长期库房贮存的温度变化规律,在兼顾模拟性和加速性的基础上,设计并开展复合固体推进剂在4组不同应力水平下的温度循环加速试验。选用合适的性能退化模型和加速寿命模型,评估复合固体推进剂的可靠库房贮存寿命。结果 某型固体火箭发动机从零应力温度固化降温至常温的极值点von Mises应变最大值为9.4%,复合固体推进剂4组温度循环加速试验的最高试验温度分别为75、75、60、60 ℃,温差分别为5、10、15 ℃,单个循环时长均为24 h。复合固体推进剂在4组温度循环加速试验条件下的老化性能参数均为最大抗拉强度保留率,且在置信度为0.9时,其退化规律均符合指数型性能老化数学模型。结合失效临界值,计算出置信度0.9时的最低加速寿命分别为59、100、203、342 d。基于修正Coffin-Manson模型,利用多元回归分析方法,计算得到复合固体推进剂在长期库房贮存环境(最高温度298 K,年平均温差15 K)下,置信度0.9时的最低贮存寿命为20 a。结论 在兼顾模拟性和加速性的基础上,建立了复合固体推进剂定应变?温度循环加速试验方法,并利用指数型性能退化模型和修正Coffin-Manson加速寿命模型,快速获得复合固体推进剂的最低库房贮存寿命,为下一步开展固体火箭发动机装药贮存寿命预估奠定基础。     

某天线加速贮存试验与寿命评估方法研究

目的对某天线进行加速贮存试验研究,利用试验数据进行寿命评估,得到产品的加速因子。方法通过步降应力试验方法对某天线的12台产品进行了四个不同应力量级的高温加速贮存试验,获得产品的退化数据。分别采取两种加速模型对试验数据进行处理,对比确定最优评估方法。结果采用基于漂移布朗运动的加速模型评估得到产品的激活能,从而求出加速因子和贮存寿命。结论步降应力试验方法能加速产品损伤的累积,便于快速获得产品的性能退化数据,而基于漂移布朗运动的评估方法为天线类产品的寿命评估提供了一种新的参考方法。     

基于维纳过程的MEMS陀螺仪贮存寿命评估

目的 针对MEMS陀螺仪在步进应力加速试验条件下获取的性能退化数据,提出基于维纳过程的贮存寿命评估方法及其模型准确度检验方法。方法 首先,确定温度为影响MEMS陀螺仪性能退化的主要环境因素,采用步进温度应力加速试验的方式获取其性能退化数据。其次,分析各项性能参数的演变规律,确定标度因数为表征产品性能退化的特征性能参数。最后,采用漂移维纳过程对标度因数退化轨迹进行建模,并外推得到常温条件下的贮存寿命。结果 采用留一法对模型精度进行验证,模型准确度最低为86.44%。可靠度水平为0.95时,常温贮存(25 ℃)条件下的寿命评估结果为50.02 a。结论 基于维纳过程建立的性能退化模型的准确度在85%以上,该模型可应用于指定贮存条件下MEMS陀螺仪的性能退化预测及贮存寿命评估。     

基于性能参数退化的某弹用O型橡胶密封圈贮存寿命评估

目的研究某弹用O型橡胶密封圈的性能参数退化规律,并准确预测其贮存寿命。方法设计4个不同温度下的恒定应力加速退化试验,记录每个温度下不同时间点的性能退化数据,根据退化参数利用高分子材料性能变化与退化时间关系式及阿伦尼乌斯(Arrhenius)方程,建立O型橡胶密封圈压缩永久变形率与贮存时间的老化动力学方程。结果对照当地各个季节的平均温度值,建立了寿命评估模型,并由此预测了该型密封圈在自然环境贮存条件下的失效寿命在8年左右。结论该寿命评估值比较接近实际测量值,精度良好,可为O型橡胶密封圈在自然贮存条件下的寿命评估提供有价值的参考依据。     

恒温加速退化试验的灰色预测

针对恒温加速退化试验数据处理中的贫数据问题,利用灰色建模所需数据量少的优势,提出了加速寿命的灰色预测方法.将灰色GM(1,1)模型与阿伦尼乌斯方程相结合,提出了加速退化试验有效性判断依据和常温贮存寿命外推方法,并在某型三极管的加速退化试验数据处理中进行了成功应用.将此外推方法与曲线拟合方法进行了比较,结果表明该模型具有...     

某O型密封圈的双参数加速退化规律分析

目的研究某O型密封圈在温度影响下的退化规律。方法以压缩永久变形率和压缩应力松弛率作为参数,在50、60、70、80℃对某O型密封圈进行恒定应力加速退化试验,根据退化数据建立退化轨迹模型,确定伪失效寿命的分布,结合阿伦尼斯模型外推20℃时某O型密封圈的寿命,并进行可靠性分析。结果某O型密封圈的性能退化过程具有可加速性,它的伪失效寿命服从正态分布。根据压缩永久变形参数外推20℃下、0.9可靠度时,某O型圈的寿命为8.695年,根据压缩应力松弛参数外推的寿命为8.748年,根据双参数不相关的情况外推的寿命为8.655年,3次评估结果较为接近。结论文中使用的试验方法和数据处理方法能有效地评估某O型密封圈的寿命。考虑两个参数不相关情况时,得到的评估结果会小于单参数情况下的评估结果。     

基于多失效模式的弹上舱段结构件贮存寿命验证方法

目的 验证多失效模式下弹上舱段结构件的贮存寿命。方法 通过开展贮存条件下失效模式分析,确定复合材料贮存薄弱环节,依此制定高温摸底试验方案。开展高温极限应力试验,确定不改变复合材料失效机理的高温贮存极限应力,并据此开展加速因子试验,基于阿伦尼兹模型,计算不同失效模式的激活能,并以激活能最小的性能参数作为贮存薄弱环节,计算舱段结构件加速因子,设计舱段结构件加速贮存寿命验证试验,评估其贮存寿命。结果 计算了某防热材料各失效模式下的激活能,确定了其性能参数的薄弱环节,根据薄弱环节的激活能计算了舱段结构件加速因子和加速贮存试验时间,验证了其贮存寿命。结论 通过确定防热材料的贮存薄弱环节,开展了加速贮存试验,验证了舱段贮存寿命。     

某机械陀螺长贮性能演变规律及性能退化模型研究

目的 针对长期贮存后机械陀螺的性能退化会影响制导系统侧偏和射程的问题,提出一种性能退化预测模型的建立方法,用于掌握机械陀螺长贮性能退化规律。方法 首先,针对机械陀螺结构特性和贮存环境,确定敏感应力为温度,加速模型为阿仑尼乌斯模型,开展机械陀螺的加速贮存试验。其次,对加速贮存试验过程中的机械陀螺进行周期性的参数检测,分析各性能参数随试验时间的性能退化演变规律,确定垂直漂移为其退化敏感参数。最后,拟合垂直漂移参数在各温度应力下的性能退化曲线,建立性能退化轨迹模型。结果 采用实际自然环境贮存6、7、8、10 a的性能数据对模型进行验证,模型预测准确度分别为86.70%、96.28%、91.53%、85.92%。结论 建立的性能退化模型评估准确度在85%以上,该模型可应用于指定贮存时间下机械陀螺仪的性能退化行为预测。     

火工品温湿度双应力加速寿命试验方法研究

目的 获取火工品温湿度加速系数,建立温湿度双因素加速寿命试验方法。方法 通过设计3种火工品不同温湿度加速条件下的加速寿命试验,定期取样进行性能测试,利用获取的性能数据和选定的温湿度加速模型,计算3种火工品的温湿度加速系数和湿度项反应速率常数,确定温湿度加速模型公式。结果 获取了3种火工品的温湿度加速系数和湿度项模型参数,初步建立了火工品温湿度双因素加速寿命试验方法,并对下一步研究方向进行了展望。结论 建立的火工品温湿度双因素加速寿命试验方法可由高温高湿加速试验时间外推常温常湿贮存时间,适用于自身密封性差或密封失效,且贮存环境湿度大的火工品的寿命预测。     

某橡胶减振垫加速贮存老化试验及寿命预测

分析了减振垫的贮存环境应力及失效机理,建立了减振垫的性能退化模型及加速模型。选取直接描述减振垫工作特性的品质因数为性能退化参数,通过加速老化试验,在较短的试验时间内确定了减振垫的贮存寿命。     

基于可靠性分配的整机加速因子计算方法研究

目的验证长寿命高可靠整机产品的可靠性。方法基于RPN数据的可靠性分配方法,得到子系统在各故障模式下的失效率,接着针对导致各故障模式发生的多种应力,研究温度循环、温度驻留、湿度、振动应力下的加速因子,推导出整机加速因子计算公式,并以某典型电子产品加速试验为例,验证该方法的有效性。结果整机加速因子为322.5,比传统方法计算得到的4.78×105更符合实际情况。结论基于可靠性分配的整机加速因子计算方法为整机可靠性验证提供了合理的理论依据。     

考虑螺栓断裂的固体导弹水平跌落安全性分析

目的 通过数值仿真分析水平跌落条件下的固体导弹安全性。方法 基于LS-DYNA进行全弹水平跌落仿真计算,通过位移和加速度的实验测量值进行模型校核。重点分析螺栓断裂对结果的影响,对比螺栓在不同建模方法、不同断裂数量下的仿真结果。基于经过校核的全弹模型,计算含能材料的应力场。结果 不同建模方法中,螺栓连接法的加速度峰值计算精度最高;不同工况之中,三部段工况下的螺栓断裂数量与实际一致,且加速度峰值计算精度最高。根据精度最高的仿真模型计算出的全弹应力响应,战斗部与发动机装药内部最大Von Mises应力均小于反应阈值。结论 螺栓连接的建模方法和断裂数量对于全弹位移、加速度的计算精度具有显著影响。采用螺栓连接法建模的三部段工况仿真模型最为可靠。基于可靠模型的含能材料应力场计算结果表明,全弹6 m水平跌落不会直接引起战斗部、发动机装药反应。     

基于功能仿真的电子产品性能退化分析方法

目的研究基于功能仿真对电子产品长期工作过程中性能退化问题进行分析的方法。方法以DC-DC电源模块为对象,一种方式是直接对电源模块进行加速退化试验,并基于试验数据进行可靠性分析;另一种方式是对电源模块中性能退化关键元器件进行加速退化试验,并将试验数据模型注入到电源模块功能仿真模型中,进行性能退化仿真与可靠性分析,最终对两种分析结果进行对比,验证仿真分析技术的有效性。结果对比显示,加速退化试验分析得到的电源模块平均寿命为281 560 h,仿真分析得到的电源模块平均寿命为357 290 h。结论由于仿真分析方法只考虑了性能退化的关键元器件,结果偏乐观,但是偏差在合理的范围内,证明该方法对于性能退化可靠性分析是有效的,并且应用该方法更便于进行设计改进和迭代分析。