基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析方法及系统与流程

本发明属于寿命试验与评估，具体涉及一种基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析方法。

背景技术：

1、目前，在装备贮存寿命试验与评估工作中，由于整机级产品成本较高，在实际试验过程中通过开展大量的元器件和部组件加速贮存试验，获取加速因子或贮存寿命信息，并将信息折算到整机层级，选取1～3个整机产品根据前期获得的加速因子开展贮存期验证试验，实现贮存寿命评估。

2、因此，整机级产品贮存寿命评估的关键问题为部组件寿命信息向整机级寿命信息的折合。现阶段，元器件的失效率可以根据标准手册获取，但部组件的失效率缺乏数据支撑，在工程中难以应用。因此，目前缺乏一种科学合理可行的基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析技术方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析方法及系统，解决传统技术难以对整机级产品寿命进行科学合理准确进行分析预测的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析方法，包括：

3、对整机级产品包括的部件级产品开展应力加速贮存试验，获得所述部件级产品的性能参数退化轨迹信息；所述应力加速贮存试验中根据给定的性能初始值、性能变化速度常数和老化时间确定所述部件级产品在指定时刻的性能；

4、根据所述整机级产品中所述部件级产品的贮存寿命分布，构造所述整机级产品的贮存寿命分布，使得所述整机级产品的贮存寿命分布与所述部件级产品的贮存寿命分布的相对熵最小，将和所述部件级产品的贮存寿命分布的相对熵最小的所述整机级产品的贮存寿命分布作为整机贮存寿命分析结果。

5、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析方法优选方案，所述部件级产品的性能参数退化轨迹信息服从的模型公式包括：

6、p＝p0+klogt

7、p＝p0+kt

8、p＝p0e-kt

9、式中，p为部件级产品指定时刻的性能，p0为给定的性能初始值，k为与温度有关的性能变化速度常数，t为老化时间。

10、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析方法优选方案，预设部件级产品性能参数的退化阈值为m，当部件级产品指定时刻的性能参数p＝m时，表示部件级产品到达寿命，利用拟合得到的方程外推获取部件级产品的伪失效寿命，伪失效寿命信息的表达公式为：

11、t1,t2,...,tn

12、式中，tn为部件级产品n的伪失效寿命。

13、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析方法优选方案，所述部件级产品的贮存寿命服从威布尔分布，所述部件级产品的贮存可靠度r(t)表达公式为：

14、

15、所述部件级产品的故障密度函数f(t)表达公式为：

16、

17、所述部件级产品的故障率λ(t)表达公式为：

18、λ(t)＝mη-mtm-1

19、式中，m，η为正数，分别为形状参数和特征寿命。

20、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析方法优选方案，第i个部件级产品元器件失效率函数公式为：

21、

22、第i个部件级产品元器件贮存可靠度函数为：

23、

24、式中，mi为第i个部件级产品元器件贮存寿命分布的形状参数；ηi为第i个部件级产品元器件贮存寿命分布的尺度参数。

25、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析方法优选方案，在所述部件级产品的贮存寿命服从威布尔分布的情况下，加速应力水平sj下的加速因子的表达公式为：

26、

27、式中，η0为部件级产品在基准贮存应力水平s0下的特征寿命；

28、ηj为部件级产品在加速贮存应力水平sj下的特征寿命。

29、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析方法优选方案，不同所述部件级产品的加速因子利用阿伦尼斯公式计算得到：

30、

31、式中，afij为不同部件级产品的加速因子；k为波尔兹曼常数；ea为激活能，t0为基准温度，ts为加速温度。

32、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析方法优选方案，整机贮存寿命分析结果的表达公式为：

33、

34、式中，dklmin为各个部件与整机的相对熵值；ω为各部件的寿命范围；h(x)为整机级产品的贮存寿命分布；fi(x)为各个部件产品的贮存寿命分布。

35、本发明还提供一种基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析装置，包括：

36、应力加速贮存试验模块，用于对整机级产品包括的部件级产品开展应力加速贮存试验，获得所述部件级产品的性能参数退化轨迹信息；所述应力加速贮存试验中根据给定的性能初始值、性能变化速度常数和老化时间确定所述部件级产品在指定时刻的性能；

37、整机贮存寿命分析模块，用于根据所述整机级产品中所述部件级产品的贮存寿命分布，构造所述整机级产品的贮存寿命分布，使得所述整机级产品的贮存寿命分布与所述部件级产品的贮存寿命分布的相对熵最小，将和所述部件级产品的贮存寿命分布的相对熵最小的所述整机级产品的贮存寿命分布作为整机贮存寿命分析结果。

38、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析装置优选方案，所述应力加速贮存试验模块中，所述部件级产品的性能参数退化轨迹信息服从的模型公式包括：

39、p＝p0+klogt

40、p＝p0+kt

41、p＝p0e-kt

42、式中，p为部件级产品指定时刻的性能，p0为给定的性能初始值，k为与温度有关的性能变化速度常数，t为老化时间。

43、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析装置优选方案，所述应力加速贮存试验模块中，预设部件级产品性能参数的退化阈值为m，当部件级产品指定时刻的性能参数p＝m时，表示部件级产品到达寿命，利用拟合得到的方程外推获取部件级产品的伪失效寿命，伪失效寿命信息的表达公式为：

44、t1,t2,...,tn

45、式中，tn为部件级产品n的伪失效寿命。

46、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析装置优选方案，所述应力加速贮存试验模块中，所述部件级产品的贮存寿命服从威布尔分布，所述部件级产品的贮存可靠度r(t)表达公式为：

47、

48、所述部件级产品的故障密度函数f(t)表达公式为：

49、

50、所述部件级产品的故障率λ(t)表达公式为：

51、λ(t)＝mη-mtm-1

52、式中，m，η为正数，分别为形状参数和特征寿命。

53、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析装置优选方案，所述应力加速贮存试验模块中，第i个部件级产品元器件失效率函数公式为：

54、

55、第i个部件级产品元器件贮存可靠度函数为：

56、

57、式中，mi为第i个部件级产品元器件贮存寿命分布的形状参数；ηi为第i个部件级产品元器件贮存寿命分布的尺度参数。

58、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析装置优选方案，所述应力加速贮存试验模块中，在所述部件级产品的贮存寿命服从威布尔分布的情况下，加速应力水平sj下的加速因子的表达公式为：

59、

60、式中，η0为部件级产品在基准贮存应力水平s0下的特征寿命；

61、ηj为部件级产品在加速贮存应力水平sj下的特征寿命。

62、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析装置优选方案，所述应力加速贮存试验模块中，不同所述部件级产品的加速因子利用阿伦尼斯公式计算得到：

63、

64、式中，afij为不同部件级产品的加速因子；k为波尔兹曼常数；ea为激活能，t0为基准温度，ts为加速温度。

65、作为基于部件级寿命信息的整机级产品寿命分析装置优选方案，所述整机贮存寿命分析模块中，整机贮存寿命分析结果的表达公式为：

66、

67、式中，dklmin为各个部件与整机的相对熵值；ω为各部件的寿命范围；h(x)为整机级产品的贮存寿命分布；fi(x)为各个部件产品的贮存寿命分布。

68、从上面所述可以看出，本发明提供的技术方案，对整机级产品包括的部件级产品开展应力加速贮存试验，获得所述部件级产品的性能参数退化轨迹信息；所述应力加速贮存试验中根据给定的性能初始值、性能变化速度常数和老化时间确定所述部件级产品在指定时刻的性能；根据所述整机级产品中所述部件级产品的贮存寿命分布，构造所述整机级产品的贮存寿命分布，使得所述整机级产品的贮存寿命分布与所述部件级产品的贮存寿命分布的相对熵最小，将和所述部件级产品的贮存寿命分布的相对熵最小的所述整机级产品的贮存寿命分布作为整机贮存寿命分析结果。本发明采用相对熵方法确定整机贮存寿命分布参数，方法更加科学合理，能够有效预测分析整机级产品寿命，对整机级产品寿命分析提供底层技术支撑。