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1、燕山大学里仁学院毕业设计（论文）文献综述 课题名称： 学院（系）： 年级专业： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 一、课题国内外现状加速寿命试验的统一定义最早由美罗姆航展中心于1967年提出，加速寿命试验是在进行合理工程及统计假设的基础上，利用与物理失效规律相关的统计模型对在超出正常应力水平的加速环境下获得的信息进行转换，得到产品在额定应力水平下的特征可复现的数值估计的一种试验方法。简言之，加速寿命试验是在保持失效机理不变的条件下，通过加大试验应力来缩短试验周期的一种寿命试验方法。加速寿命试验采用加速应力水平来进行产品的寿命试验，从而缩短了试验时间,提高了试验效率,降低了试验成本。进行加速寿
2、命试验必须确定一系列的参数，包括(但不限于)： 试验持续时间、样本数量、试验目的、要求的置信度、需求的精度、费用、加速因子、外场环境、试验环境、加速因子计算、威布尔分布斜率或参数( 1 表示耗损故障) 。用加速寿命试验方法确定产品寿命，关键是确定加速因子，而有时这是最困难的。一般用以下两种方法。1.2国内外研究现状1.2.1国外加速寿命试验研究现状 国外加速寿命试验己有50多年的历史。1957年Levenbach发表的电容器的加速寿命试验论文被认为是关于加速寿命试验的第一篇论文。自此以后，特别是20世纪60年代以来，加速寿命试验方法受到统计学家和工程技术人员的广泛重视，加速寿命试验的理论研究有
3、了长足的发展，提出了一些新的加速寿命试验模型及数据处理方法，对工程应力起到了很大的促进作用。 特别是近年来国外加速寿命试验发展迅速，取得了丰硕成果。在加速寿命试验类型方面，以前主要有三种类型，即恒定应力加速寿命试验(简称恒加试验)、步进应力加速寿命试验(简称步加试验)和序进应力加速寿命试验(简称序加试验)。现在又出现了双应力及多应力加速寿命试验、步加和序加复合试验、步降应力加速寿命试验、高加速寿命试验等行之有效的试验方法。在加速模型方面，以前主要有阿伦尼斯模型、逆幂律模型、艾林模型、温度一湿度模型、温度一非热模型。近来又出现了比例风险、通用对数线性、累积损伤等模型。参数估计的方法也越来越多样和
4、精确，除最大似然估计外又出现了矩估计法、Bayes估计法、二步估计法、线性不变估计法、逆矩估计法等等。并分别适用于不同的场合，使得估计精度更加精确和方便。非参数估计虽然没有参数估计方法成熟，精度也没有参数估计方法高，更不像参数估计方法那样得到广泛应用。但是，在参数模型中产品的寿命分布类型常常通过产品失效机理的物理、化学分析和有关寿命试验资料分析来确定。有些产品，特别是新产品，这些产品的寿命分布类型的确定在实际中有一定困难，缺乏寿命试验资料，难以用产品失效机理的物理、化学分析确定其寿命分布类型，也难以用统计检验方法确定s。在这种情况下加速寿命试验的非参数统计方法具有一定的实际价值，并也有快速发展
5、的趋势。1.2.2国内加速寿命试验研究现状加速寿命试验从20世纪70年代引入我国，在电子、机械、仪表等行业中得到广泛应用，积累了丰富经验，推动了加速寿命试验的发展。另外，同时我国还制定了相关的标准，进一步很多高校内部都成立了可靠性研究所，专门从事可靠性及加速寿命试验方面的研究。并且己经取得了可喜的成绩。在理论方面也紧跟国外，发表了有影响的加速寿命试验论文，每年还定期举办可靠性方面的学术论文研讨会。国内许多企业也逐渐认识到了寿命试验的重要性，成立了质量管理中心，专门负责对产品进行可靠性和加速寿命试验的研究和评估，提高产品的质量。 He-Ne激光器是我国主要的气体激光器产品，在70年代末己具备一定
6、的规模。1981年由南京工学院主持开展了He-Ne激光器的加速寿命试验，采用加大激光器工作电流来进行加速寿命试验，得到了加速模型。天津电子仪表质量中心试验所将步进应力加速寿命试验应用于某变容二极管的可靠性研究中，实现了对高可靠二极管的可靠性评估。将加速寿命试验技术应用于黑白电视机的寿命评估，可以缩短了电视机寿命评估的试验时间，因而取得了较大的经济效益。洛阳轴承研究所在轴承寿命研究中采用了加速寿命试验技术。结果表明，加速寿命试验应用于轴承寿命研究在试验时间与试验经费上均节省了1/3以上，具有明显的经济效益。近10年来加速寿命试验技术己广泛应用于航空系统的输油泵、液压泵和燃油泵的寿命研究中。低压电
7、机的可靠性水平目前主要依靠恒定应力试验方法进行评估，我国还指定了相应的标准JB/DQ3205-86。上海电器科学研究所等单位在低压电机的步进应力加速寿命试验方面己进行了一些成功的探索。加速寿命试验在电光源寿命检验中也取得了较为成熟的应用。目前在普通照明灯泡熔断寿命检验中己经广泛采用加速寿命试验技术，并于1989年颁布了相关的国家标准。2、 研究主要成果 国外对加速寿命试验统计分析的研究, 始于六十年代。由于恒加试验相对比较简单, 首先发展起来的是恒加试验数据的统计分析方法。尽管恒加试验每组样品是在加速应力水平下进行的, 但每组试验条件是固定不变的, 因此通常的统计方法完全可用, 即可获得每组条
8、件下产品寿命分布参数的估计, 再利用高斯马尔可夫定理得到加速寿命方程中未知参数的估计, 进而外推出正常应力水平下产品寿命分布中参数的估值。随着恒加试验统计分析理论的建立, 恒加试验在实际中的应用也得到很大发展。加速寿命试验在七十年代传入我国, 由于其巨大的应用价值, 引起了各方面的关注。特别是近十几年, 恒加试验方法已在我国电子、机械等行业中获得大量应用, 取得了很大成效, 并于81 年颁布了恒加试验的9 个国家标准( GB2689. 181, GB2689. 281, GB2689. 381, GB2689. 481) 。 总起来看, 恒加试验的统计分析理论已基本成熟。恒加试验中, 应力水平
9、最低的一组, 往往由于其应力水平接近正常应力水平, 试验仍然要经历很长时间, 因此步加试验受到人们青睐。步加试验中一个样品失效一般是几个不同加速应力水平共同作用的结果, 如何从这样的失效数据中, 分离出每个加速应力水平下产品的寿命信息, 曾是困扰步加试验统计分析的难题。1980 年Nelso n 1 提出了著名的假定( 也称为积累损伤模型) : 产品的残余寿命仅依赖于已累积失效的部分和当时的应力水平, 而与累积方式无关。所假定的数学含义的: 产品在应力si 下, 工作了时间t i 积累的失效概率为Fi( ti , si) , 相当于此产品在应力sj 下, 工作了时间t j 所积累的失效概率Fj
10、( t j、s j) , 即Fi( t i、s i) = Fj( t j、sj) 。根据这一方程, 利用在si 下的试验时间t i, 就可以求出相当于在sj 下的试验时间tj 。由于产品在不同加速应力水平下的试验时间可以互相折算, 从而使步加试验的统计分析取得突破。Nelson 并在积累失效模型下, 对电缆绝缘材料步加试验的失效数据进行了统计分计分析, 用极大似然估计( MLE) 方法, 得到了正常应力水平下寿命分布参数的估计。1985 年茆诗松 2 和他的学生, 利用指数分布场合有序统计量的特性, 给出了指数分布场合, 步加试验统计分析的新方法。我和我学生 3、 4、 5、 6 对威布尔分布
11、和对数正态分布场合步加试验数据, 提出了一种不同于MLE的统计分析方法。既克服了MLE 求多元函数最值的困难, 又使计算步骤更具有程式化, 更便于计算, 特别是上计算机计算。我们 7 把这种方法运用到电视机的可靠性鉴定试验及验收试验。累积损伤模型对某些产品未必合适, 1989 年Bhat tacharyy a 等 8 提出了损伤失效率模型。该模型将加速损伤体现在失效率上, 失效率函数随着应力水平的提高而度化。费鹤良和他的学生 9 在步加试验损伤失效率模型下的统计分析方面做了许多工作。序加试验加在产品上的应力随时间不断上升, 可以更快地获得失效数据。但要设计一种装置来产生符合要求的应力函数, 这
12、给应用来带一定难度。目前控制电应力线性上升的装置已用在电子产品的序加试验中。 序加试验统计分析的基本思想是极限的方法, 把试验时段分成许多小区间, 小区间上的应力函数用一常数值来近似, 得到一个相应的步加试验, 求出步加试验对应的分布函数, 当小区间长度趋于0, 其极限函数就是序加试验对应的分布函数。 1987 年殷向康和沈宝中 10 推导出威布尔分布场合序加试验对应的分布函数, 从而给出了参数MLE 。我们 11 ( 1991) 推导出对数正态分布场合, 序加试验对应的分布函数, 并给出了该场合序加试验的统计分析方法。王玲玲等 12 ( 1995) 也研究了对数正态分布场合序加试验的统计分析
13、。费鹤良等 13 ( 1991) 将统计分析方法用在固体钽电解电容器序加试验上。加速寿命试验中的参数常常要求满足一定的约束条件, 对于序加试验数据, 汤银才和费鹤良 14 ( 1994) 用Bay es 方法给出了满足约束条件的新估计。 序加试验随着时间延续, 应力不断增加但应力增加是有限度的, 超过限度失效机理就会改变, 常常当试验进行到应力达到这一限度时, 尚未有足够多的产品失效, 给统计分析带来困难,此时可以让尚未失效的产品再回到原来的序进应力下重复试验, 直到有足够多的产品失效为止。从整个过程看, 受试产品是在一个不断重复的序进应力上接受寿命试验, 称之为循环应力加速寿命试验。从数学上
14、看, 序加试验的应力函数是周期函数时, 就是循环应力加速寿命试验。以轮胎橡胶的里程试验为例, 在车辆行驶时, 轮胎外缘某点, 一会儿着地, 一会儿离地, 受到的是一定周期性外力。在对产品做循环应力加速寿命试验时, 为了方便操作, 常常把受试产品连续时间的失效检测换成周期性失效检测, 只要在每个循环周期内对受试产品做一次失效检测,试验终止后得到的数据是所有已失效的产品经受的循环应力的次数所表示的离散型数据。事实上在实际中已大量使用循环应力加速寿命试验和周期性失效检测。过去由于相应的数学理论尚未建立, 只能对数据进行简单处理。我们 15 ( 1997) 第一次建立了威布尔分布场合循环应力加速寿命试
15、验的数学模型, 给出了试验数据的统计分析方法。这一工作还应该进一步推广到其它分布的场合。及数据处理获得蓬勃发展的基础上, 又提出了加速寿命的最优设计问题。我们知道传统的恒定应力加速寿命试验, 加速应力水平一般是等间距的, 各应力水平的样品数量一般是等分配的, 这样安排的试验有时效果较差。因此在给定条件( 如应力范围、样品数量等) 下, 如何选取应力水平的大小, 如何分配各应力水平下样品的数量, 以获得对各种可靠性指标更准确的估计, 节省试验时间和费用, 这是实际中需要解决的问题, 这也就是加速寿命试验的最优设计问题。Chernof f 16 于1962 年首先讨论了指数分布场合简单恒加试验的最优设计问题。由于当时对于加速寿命试验数据的统计分析尚有许多问题没有解决, 最优设计问题并未引起人们广泛的注意。最优设计的研究到七十年代以后才逐步开展起来, Meeker 和Nelson 等 17、 18、 1
