一种单次冲击应力筛选条件的优化方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种单次冲击应力筛选条件的优化方法和装置。该方法包括：根据产品的失效阈值对建立产品的可靠性模型，得到无损伤产品和在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数；基于产品的失效阈值为确定值建立单次冲击应力筛选过程模型，得到单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分布函数，其中初始无损伤但筛选后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品具有不同的寿命分布函数；根据产品的期望寿命优化归一寿命分布函数，得到优化后的单次冲击应力筛选条件。本发明能够适用初始无损伤产品和初始完好但筛选后产生缺陷的产品有不同寿命函数的情形，丰富了单次冲击应力筛选的应用场景。
【专利说明】
一种单次冲击应力筛选条件的优化方法和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及可靠性工程技术领域，特别涉及一种单次冲击应力筛选条件的优化方 法和装置。
【背景技术】
[0002] 在产品研制过程中，环境应力筛选试验是一种常用的剔除产品在制造过程中引入 潜在的缺陷、损伤的有效手段。例如，对于航天电子产品，在随卫星发射前，往往需开展器件 级、板级、单机级等各级环境应力筛选。目前，对于环境应力筛选试验条件的选取，往往是根 据工程经验或者各类规范确定，很少根据特定产品的实际研制、应用情况优化确定。这种环 境应力筛选试验条件的选取方式可能存在以下问题:第一，可能因为过高的试验条件导致 原本完好的产品出现缺陷、损伤；第二，可能因为过多的筛选导致不必要的试验费用与时 间。
[0003] 目前，关于环境应力筛选试验建模及试验条件优化的研究很少，现有技术中主要 针对单次冲击应力，进行筛选试验条件对试验后产品寿命特性的影响的研究。由于现有技 术是基于随机的产品失效阈值这一特性对单次冲击应力的筛选试验条件展开研究的，因而 现有技术在利用失效阈值进行冲击应力筛选过程建模时，得到的初始存在缺陷的未失效产 品和初始完好但筛选后产生缺陷的未失效产品的寿命函数相同，即现有技术方案仅适用冲 击应力筛选过程中，初始存在缺陷的产品和初始完好但筛选后产生缺陷的产品具有相同寿 命函数的场景。但在实际工程中，如在对精密产品进行冲击应力筛选时，往往存在初始存在 缺陷的产品与初始完好但筛选后产生缺陷的产品有不同寿命函数的常见情形。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种单次冲击应力筛选条件的优化方法和装置，以解决现有技术中 的单次冲击应力筛选方案适用场景有限的问题。
[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0006] -方面，本发明提供了一种单次冲击应力筛选条件的优化方法，所述方法包括：
[0007] 根据产品的失效阈值建立产品的可靠性模型，得到无损伤产品的工作寿命分布函 数和在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数；
[0008] 基于产品的失效阈值为确定值建立单次冲击应力筛选过程模型，得到单次冲击应 力筛选后未失效产品的归一寿命分布函数，所述单次冲击应力筛选后未失效产品包括:初 始无损伤且筛选后不存在损伤的产品、初始无损伤但筛选后存在损伤的产品和初始存在损 伤但通过筛选的产品；其中初始无损伤但筛选后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛 选的产品具有不同的寿命分布函数；
[0009] 根据产品的期望寿命优化所述归一寿命分布函数，得到优化后的单次冲击应力筛 选条件，所述筛选条件包括筛选应力。
[0010]优选地，所述无损伤产品的工作寿命分布函数具体为
[0011] 所述在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数具体为
[0012] 其中，Tn为无损伤产品的寿命，Te为在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品寿 命，r(x)为无损伤产品的基底失效率，N(t)为时间t时所受的累计冲击次数，W 1为工作过程 中第i次冲击应力造成的损伤尺寸，Wm为产品的初始损伤尺寸，Dw为产品的失效阈值。
[0013] 优选地，所述基于产品的失效阈值为确定值建立单次冲击应力筛选过程模型包 括：
[0014] 根据产品的失效阈值对产品进行单次冲击应力筛选，得到通过单次冲击应力筛选 后的未失效产品，并计算初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品、初始无损伤但筛选后存 在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品在所有通过单次冲击应力筛选后未失效 的广品中所占的比例；
[0015] 根据所述无损伤产品的寿工作命分布函数和所述在使用过程中仅因冲击应力导 致失效的产品的工作寿命分布函数计算每类产品在筛选过程中的寿命分布函数；
[0016] 根据每类产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布函数，建立单次冲击应力 筛选过程模型，得到单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分布函数。
[0017] 优选地，所述初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品所占的比例及其在筛选过程 中的寿命4V相涵物令則依冷为.
[0018]
[0019]
[0020] 所述初始无损伤但筛选后存在损伤的产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命 分布函数依次为：
[0023]所述初始存在损伤但通过筛选的产品所占的比例及其在使筛选过程中的寿命分 布函数依次为：
[0027]其中，π为初始无损伤产品的比例，s为筛选应力的量值，p(s)为初始无损伤但筛选 后存在损伤的产品的比例，Ws为筛选过程中冲击应力造成的损伤尺寸，Ws'为初始无损伤的 产品因冲击应力筛选造成的首次损伤尺寸，Tess为通过单次冲击应力筛选的产品的使用寿 命。
[0028] 优选地，所述根据产品的期望寿命优化所述归一寿命分布函数，得到优化后的单 次冲击应力筛选条件包括：
[0029] 根据公?
优化所述单次冲击应力筛选后未失效产品的 归一寿命分布函数·@Ι-
[0030] 根据公￥ ?尤化所述单次冲击应力筛选后未失效产 品的归一寿命分布函数；
[0031] 其中，Tg为产品的期望寿命。
[0032] 另一方面，本发明还提供了一种单次冲击应力筛选条件的优化装置，所述装置包 括：
[0033] 可靠性建模单元，用于根据产品的失效阈值建立产品的可靠性模型，得到无损伤 产品的工作寿命分布函数和在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布 函数；
[0034] 单次冲击应力筛选过程建模单元，用于基于产品的失效阈值为确定值建立单次冲 击应力筛选过程模型，得到单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分布函数，所述单 次冲击应力筛选后未失效产品包括:初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品、初始无损伤 但筛选后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品；其中初始无损伤但筛选后存 在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品具有不同的寿命分布函数；
[0035] 筛选条件优化单元，用于根据产品的期望寿命优化所述归一寿命分布函数，得到 优化后的单次冲击应力筛选条件，所述筛选条件包括筛选应力。
[0036] 优选地，所述无损伤产品的工作寿命分布函数具体为
[0037] 所述在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数具体为
[0038] 其中，Tn为无损伤产品的寿命，Te为在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品寿 命，r(x)为无损伤产品的基底失效率，N(t)为时间t时所受的累计冲击次数，W 1为工作过程 中第i次冲击应力造成的损伤尺寸，Wm为产品的初始损伤尺寸，Dw为产品的失效阈值。
[0039]优选地，所述单次冲击应力筛选过程建模单元包括：
[0040] 比例计算模块，用于根据产品的失效阈值对产品进行单次冲击应力筛选，得到通 过单次冲击应力筛选后的未失效产品，并计算初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品、初 始无损伤但筛选后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品在所有通过单次冲 击应力筛选后未失效的产品中所占的比例；
[0041] 寿命分布函数计算模块，用于根据所述无损伤产品的寿工作命分布函数和所述在 使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数计算每类产品在筛选过程 中的寿命分布函数；
[0042] 模型建立模块，用于根据每类产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布函 数，建立单次冲击应力筛选过程模型，得到单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分 布函数。
[0043] 优选地，所述初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品所占的比例及其在筛选过程 中的寿命分布'涵教"分則依冷为，
[0044]
[0045]
[0046] 所述初始无损伤但筛选后存在损伤的产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命 分布函数依次为：
[0049]所述初始存在损伤但通过筛选的产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布 函数依汝为：
123
其中，π为初始无损伤产品的比例，s为筛选应力的量值，p(s)为初始无损伤但筛选 后存在损伤的产品的比例，W s为筛选过程中冲击应力造成的损伤尺寸，Ws'为初始无损伤的 产品因冲击应力筛选造成的首次损伤尺寸，Tess为通过单次冲击应力筛选的产品的使用寿 命。 2 优选地，所述筛选条件优化单元，具体用于根据公j 化所述单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分布函数；或者，根据公式
尤化所述单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分布 函数;其中，Tg为产品的期望寿命。 3 本发明实施例的有益效果是：本发明根据产品的失效阈值建立产品的可靠性模 型，分别得到无损伤产品和在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函 数;通过基于产品的失效阈值为确定值建立单次冲击应力筛选过程模型，使得到的单次冲 击应力筛选后未失效产品中，初始无损伤但筛选后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过 筛选的产品具有不同的筛选寿命分布函数。因此，本发明的筛选方法能够适用初始无损伤 产品和初始完好但筛选后产生缺陷的产品有不同寿命函数的常见情形，丰富了单次冲击应 力筛选的应用场景;本发明还根据产品的期望寿命优化单次冲击应力筛选后未失效产品的 归一寿命分布函数，从而能够得到优化后的单次冲击应力筛选条件，对上述常见情形实现 单次冲击应力筛选的筛选条件优化起到一定的指导作用。
【附图说明】
[0056] 图1为实施例一提供的单次冲击应力筛选条件的优化方法流程图；
[0057] 图2为实施例二提供的初始无损伤的产品随冲击应力增大而在筛选过程中产生损 伤的概率曲线图；
[0058] 图3为实施例二提供的不同冲击应力情况下，产品在设计寿命1^时的可靠度曲线 图；
[0059] 图4为实施例三提供的单次冲击应力筛选条件的优化装置结构框图。
【具体实施方式】
[0060] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
[0061 ] 实施例一
[0062]图1为本实施例提供的单次冲击应力筛选条件的优化方法流程图，如图1所示，该 方法包括：
[0063] SI 10，根据产品的失效阈值对建立产品的可靠性模型，得到无损伤产品的工作寿 命分布函数和在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数。
[0064] 产品制造过程中，由于非标准的材料或其他因素，可能制造出一些存在潜在缺陷、 损伤（例如:微裂纹）的产品。这些有缺陷的产品，在使用过程中容易因为累积的损伤而失 效，相对于不存在潜在缺陷、损伤的产品，就有一种额外的失效模式一因为累积损伤失效的 模式，因此本实施例建立的产品可靠性模型区分无损伤产品和因冲击应力导致失效的产 品，并获得这两类产品的工作寿命分布函数。
[0065] 在产品的工作过程中，工况环境下常常受到符合非齐次泊松分布的冲击，假设产 品工作时间t内所受的累积冲击次数为N(t)，非齐次泊松分布强度函数为λ(〇,将不存在潜 在缺陷、损伤的产品，也即无损产品的寿命记作Τν，相应的基底失效率为r(t)。并且，本实施 例假设在工况环境中，冲击应力会使原来存在潜在缺陷的产品损伤尺寸进一步扩大直至达 到失效阈值D w，而原来不存在潜在缺陷的产品对冲击应力不敏感，即不会因为工况环境下 的冲击应力导致相应损伤的产生，最终因为其他失效模式而停止工作。
[0066] 基于上述描述，本实施例中的无损伤产品的工作寿命分布函数如下述公式（1)所 示：
[0067] C 1 )
[0068] 公式（1)中的r(x)为无损伤产品的基底失效率;需要说明的是，本实施例所述的基 底失效率为不考虑累积损伤失效模式的失效率。
[0069] 产品工作时间t时，原来存在潜在缺陷的产品的损伤尺寸如公式(2)所示：
[0070]
(2)
[0071 ]公式(2)中的Wi为工作过程中第i次冲击应力造成的损伤尺寸，Wm为产品的初始损 伤尺寸。
[0072] 根据公式（2)可以得到，在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命 分布函数，具体如公式(3)所示：
[0073]
( 3 )
[0074] 为便于理解本实施例公式(3)定义的在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品 的工作寿命分布函数的含义，本实施例通过下述具体实现方案进行说明。
[0075] 在本具体实现方案中，假设工作过程中第i次冲击应力造成的损伤尺寸W1符合均 值为μ，方差为O2的正态分布，初始损伤尺寸Wm符合均值为μΜ，方差为σ;.,的正态分布时，上述 公式(3)可进一步推导为：
[0077]公式(4)中的Φ( ·)为标准正态分布的概率累积分布函数。
[0078] 对于新研制的一批产品，假设无缺陷产品的比例为π，相应地有缺陷产品的比例为 I-π，将产品的寿命记作T，则产品的工作寿命分布函数为：
[0079]
[0080] 公式(5)定义了从生产的一批产品中随机选取的产品在使用过程中的寿命分布函 数。
[0081] S120,基于产品的失效阈值为确定值建立单次冲击应力筛选过程模型，得到单次 冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分布函数。
[0082] 单次冲击应力筛选后未失效产品包括:初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品、 初始无损伤但筛选后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品；其中初始无损伤 但筛选后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品具有不同的寿命分布函数。 [0083]本步骤中的"基于产品的失效阈值为确定值建立单次冲击应力筛选过程模型"具 体为：
[0084]根据产品的失效阈值对产品进行单次冲击应力筛选，得到通过单次冲击应力筛选 后的未失效产品，并计算初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品、初始无损伤但筛选后存 在损伤的广品和初始存在损伤但通过筛选的广品；
[0085] 根据所述无损伤产品的寿工作命分布函数和所述在使用过程中仅因冲击应力导 致失效的产品的工作寿命分布函数计算每类产品在筛选过程中的寿命分布函数；
[0086] 根据每类产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布函数，建立单次冲击应力 筛选过程模型。
[0087] 需要说明的是，由于在对产品进行单次冲击应力筛选时，会得到上述三种类型的 未失效产品的寿命分布函数，为了后续处理中获得冲击筛选过程中最佳的筛选应力，本实 施例将这三种类型的未失效产品的寿命分布函数进行加权求和处理，从而能够用一个寿命 分布函数的表达式表不筛选后未失效产品的寿命分布函数；即本发明中的归一寿命分布函 数仅不意用一个表达式表述筛选后各类未失效产品的寿命分布，并不是对各类未失效产品 的寿命分布函数进行归一化处理。
[0088]为更好地理解步骤S120中的单次冲击应力筛选过程模型的建立方法，本实施例通 过下述实现方案进行说明。
[0089] 在本实现方案的冲击应力筛选试验中，一个量级为s的冲击(一般为工况环境中冲 击应力大小的数倍)施加于每个参与筛选的产品。
[0090] 对于原来有缺陷的产品，单次冲击筛选试验将引入一个额外的尺寸为1的损伤， 其大小随S增大而随机递增。此外，一部分原来完好的产品在冲击应力筛选试验中产生了缺 陷，将这部分产品的比例记作P(S)，有0彡P(S)彡1，且P(S)同样随s增大而随机递增。其中， 冲击应力筛选试验后，失效的样本将被舍弃，而未失效的样本则投入使用。
[0091] 本实现方案在结束单次冲击应力筛选试验后，未失效的产品可以分为三类：（1)初 始无损伤且筛选后不存在损伤的产品；（2)初始无损伤但筛选后存在损伤的产品；（3)初始 存在损伤但通过筛选的产品。
[0092] 那么则有，第一类产品一初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品所占的比例为：
[0093]
[0094]
[0095]
[0096]
[0097]
[0098] 根据步骤SllO中得到的无损伤产品的工作寿命分布函数P(TN>t)和在使用过程 中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数P(T E>t)可以得到上述三类产品在 筛选过程中的寿命分布函数。
[0099] 第一类产品一初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品在筛选过程中的寿命分布 函数为：
[0100]
(9)
[0101]第二类产品一初始无损伤但筛选后存在损伤的产品在筛选过程中的寿命分布函 数为：
[0102]
[0103] 第三类产品一初始存在损伤但通过筛选的产品在筛选过程中的寿命分布函数为：
[0104]
[0105] 上述公式中的W/为初始无损伤的产品因冲击应力筛选造成的首次损伤尺寸。
[0106] 当工作过程中第i次冲击应力造成的损伤尺寸Wi符合均值为μ，方差为σ2的正态分布，初 始无损伤的产品因冲击应力筛选造成的首次损伤尺寸W/符合均值为μ' s，方差为的正态分布， 初始损伤尺寸Wm符合均值为迦，方差为(64的正态分布，筛选过程中冲击应力造成的损伤尺寸W s 符合均值为ys，方差为σ;2的正态分布时，公式(10)中
公式(11)中的
[0107] 根据上述三类产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布函数，可以得到单次 冲击应力筛选过程模型为：
[0108]
(.12)
[0109] 上述公式中的Tess为通过单次冲击应力筛选后的产品的使用寿命，分别对应为第 一类产品、第二类产品及第三类产品。
[0110] S130,根据产品的期望寿命优化所述归一寿命分布函数，得到优化后的单次冲击 应力筛选条件，所述筛选条件包括筛选应力。
[0111] 对于所研制的产品而言，产品的期望寿命的可靠度是一个重要的设计指标，通常 希望提升产品的期望寿命的可靠度。
[0112] 步骤S130主要通过下述两种方案优化单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿 命分布函数：
[0113] 根据下述公式进行筛选条件的优化，以得到最优的筛选条件：
[0114]
(1.3)
[0115] 或者，根据下述公式进行筛选条件的优化，以得到最优的筛选条件：
[0116]
(.14)
[0117] 其中，Tg为产品的期望寿命。
[0118] 需要说明的是，公式（13)和公式（14) 一般可通过仿真计算的方法考察在筛选应力 的量值s可能的范围内产品不同的可靠度或预期工作寿命，并最终选取最优值。
[0119] 本实施例的方法尤其适用于冲击应力造成的损伤尺寸符合正态分布的产品，本实 施例根据产品的失效阈值建立产品的可靠性模型，分别得到无损伤产品和在使用过程中仅 因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数;基于产品的失效阈值为确定值建立单次 冲击应力筛选过程模型，使得到的单次冲击应力筛选后未失效产品中，初始无损伤但筛选 后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品具有不同的筛选寿命分布函数，因此 本发明的筛选方法能够适用初始无损伤产品和初始完好但筛选后产生缺陷的产品有不同 寿命函数的情形，丰富了单次冲击应力筛选的应用场景;本发明还根据产品的期望寿命优 化单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分布函数，从而能够得到优化后的单次冲击 应力筛选条件，对上述常见情形实现单次冲击应力筛选的筛选条件优化起到一定的指导作 用。
[0120] 实施例二
[0121] 实施例一中的多次冲击应力筛选条件的优化方法适用于初始无损伤产品和初始 完好但筛选后产生缺陷的产品有不同寿命函数的常见情形，尤其适用于冲击应力造成的损 伤尺寸符合正态分布的产品。如带有微裂纹的焊点在接受外部冲击的过程中，裂纹将逐渐 扩展，当裂纹尺寸达到一定限值时断裂失效，因而实施例一中的单次冲击应力筛选条件的 优化方法可用于焊点的单次冲击应力筛选。
[0122] 在对单次冲击应力筛选过程建模时，假设无损伤产品的基底失效率r( t ) = 0.001， 非齐次泊松分布强度函数λ( t )= 0.001，失效阈值Dw=4，初始无损伤产品的比例π = 〇. 7，初 始无损伤但筛选后存在损伤的产品的比例P(s ) = 1-exp[-0.001s]，产品的设计寿命Tg = 100〇
[0123] 本实施例假设工作过程中第i次冲击应力造成的损伤尺寸Wi符合均值为μ = 0.2， 方差为σ2 = 〇.2的正态分布，初始无损伤的产品因冲击应力筛选造成的首次损伤尺寸1/符 合均值为μ ' s = 〇. 1，方差为=〇.丨的正态分布，初始损伤尺寸Wm符合均值为μΜ = 0.8，方差 为=0.8的正态分布，筛选过程中冲击应力造成的损伤尺寸Ws符合均值为ys = 0.02s，方 差为σ;2 =0.2的正态分布。
[0124] 根据上述参数，图2给出了初始无损伤的产品随冲击应力增大而在筛选过程中产 生损伤的概率，从图2中可以看出，初始完好的产品在冲击应力的作用下，随着冲击应力的 增大初始完好的产品产生损伤的概率也越大。
[0125] 图3给出了不同冲击应力情况下，产品在设计寿命Tg时的可靠度。从图3中可以看 出，若根据最大化产品在设计寿命末可靠度的准则，应选取的最优的筛选应力的量值S = 158〇
[0126] 实施例三
[0127] 本实施例采用与实施例一相同的设计构思，提供了一种单次冲击应力筛选条件的 优化装置。
[0128] 图4为本实施例提供的单次冲击应力筛选条件的优化装置结构框图，如图4所示， 该装置包括：
[0129] 可靠性建模单元41，用于根据产品的失效阈值建立产品的可靠性模型，得到无损 伤产品的工作寿命分布函数和在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分 布函数。
[0130] 其中，无损伤产品的工作寿命分布函数具体夕
[0131] 所述在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数具体为
[0132] 上述公式中的Tn为无损伤产品的寿命，Te为在使用过程中仅因冲击应力导致失效 的产品寿命，r(x)为无损伤产品的基底失效率，N(t)为时间t时所受的累计冲击次数，W 1* 工作过程中第i次冲击应力造成的损伤尺寸，Wm为产品的初始损伤尺寸，Dw为产品的失效阈 值。
[0133] 单次冲击应力筛选过程建模单元42,用于基于产品的失效阈值为确定值建立单次 冲击应力筛选过程模型，得到单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分布函数，所述 单次冲击应力筛选后未失效产品包括:初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品、初始无损 伤但筛选后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品；其中初始无损伤但筛选后 存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品具有不同的寿命分布函数。
[0134] 在本实施例的一个实现方案中，单次冲击应力筛选过程建模单元42包括：
[0135] 比例计算模块，用于根据产品的失效阈值对产品进行单次冲击应力筛选，得到通 过单次冲击应力筛选后的未失效产品，并计算初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品、初 始无损伤但筛选后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品在所有通过单次冲 击应力筛选后未失效的产品中所占的比例；
[0136] 寿命分布函数计算模块，用于根据所述无损伤产品的寿工作命分布函数和所述在 使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数计算每类产品在筛选过程 中的寿命分布函数；
[0137] 模型建立模块，用于根据每类产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布函 数，建立单次冲击应力筛选过程模型，得到单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分 布函数。
[0138] 其中，初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品所占的比例及其在筛选过程中的寿 命分布函数分别依次为：
[0139]
[0140]
[0144] 初始存在损伤但通过筛选的产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布函数
[0141]初始无损伤但筛选后存在损伤的产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布 函数依次为：
[0142]
[0143] 依次为：
[0145]
[0146]
[0147]
[0148] 上述公式中的π为初始无损伤产品的比例，s为筛选应力的量值，P (s)为初始无损 伤但筛选后存在损伤的产品的比例，WS为筛选过程中冲击应力造成的损伤尺寸，Ws'为初始 无损伤的产品因冲击应力筛选造成的首次损伤尺寸，Tess为通过单次冲击应力筛选的产品 的使用寿命。
[0149] 筛选条件优化单元43,筛选条件优化单元，用于根据产品的期望寿命优化所述归 一寿命分布函数，得到优化后的单次冲击应力筛选条件，所述筛选条件包括筛选应力。
[0150] 在本实施例的一个优选方案中，筛选条件优化单元43,具体用于根据公式
1J筛选后未失效产品的归一寿命分布函数；或 尤化单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿 命分布函数;其中，Tg为产品的期望寿命。
[0151] 本发明装置实施例的各单元模块的具体工作方式可以参见本发明的方法实施例， 在此不再赘述。
[0152] 综上所述，本发明提供了一种单次冲击应力筛选条件的优化方法和装置，本发明 根据产品的失效阈值建立产品的可靠性模型，分别得到无损伤产品和在使用过程中仅因冲 击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数;通过基于产品的失效阈值为确定值建立单次 冲击应力筛选过程模型，使得到的单次冲击应力筛选后未失效产品中，初始无损伤但筛选 后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品具有不同的筛选寿命分布函数。因 此，本发明的筛选方法能够适用初始无损伤产品和初始完好但筛选后产生缺陷的产品有不 同寿命函数的常见情形，丰富了单次冲击应力筛选的应用场景;本发明还根据产品的期望 寿命优化单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分布函数，从而能够得到优化后的单 次冲击应力筛选条件，对上述常见情形实现单次冲击应力筛选的筛选条件优化起到一定的 指导作用。
[0153] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在 本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围 内。
【主权项】
1. 一种单次冲击应力筛选条件的优化方法，其特征在于，所述方法包括： 根据产品的失效阈值建立产品的可靠性模型，得到无损伤产品的工作寿命分布函数和 在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数； 基于产品的失效阈值为确定值建立单次冲击应力筛选过程模型，得到单次冲击应力筛 选后未失效产品的归一寿命分布函数，所述单次冲击应力筛选后未失效产品包括:初始无 损伤且筛选后不存在损伤的产品、初始无损伤但筛选后存在损伤的产品和初始存在损伤但 通过筛选的产品；其中初始无损伤但筛选后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的 产品具有不同的寿命分布函数； 根据产品的期望寿命优化所述归一寿命分布函数，得到优化后的单次冲击应力筛选条 件，所述筛选条件包括筛选应力。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无损伤产品的工作寿命分布函数具体 为户(:仏 > f) = exp(-|s r(x)山?）； 所述在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数具体为其中，Tn为无损伤产品的寿命，Te为在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品寿命，r (x)为无损伤产品的基底失效率，N(t)为时间t时所受的累计冲击次数，WiS工作过程中第i 次冲击应力造成的损伤尺寸，Wm为产品的初始损伤尺寸，Dw为产品的失效阈值。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于产品的失效阈值为确定值建立单 次冲击应力筛选过程模型包括： 根据产品的失效阈值对产品进行单次冲击应力筛选，得到通过单次冲击应力筛选后的 未失效产品，并计算初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品、初始无损伤但筛选后存在损 伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品在所有通过单次冲击应力筛选后未失效的产 品中所占的比例； 根据所述无损伤产品的寿工作命分布函数和所述在使用过程中仅因冲击应力导致失 效的产品的工作寿命分布函数计算每类产品在筛选过程中的寿命分布函数； 根据每类产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布函数，建立单次冲击应力筛选 过程模型，得到单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分布函数。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于， 所述初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分 布函数分别依次为：所述初始无损伤但筛选后存在损伤的产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布 函数依次为：所述初始存在损伤但通过筛选的产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布函数 依次为：其中，为初始无损伤产品的比例，S为筛选应力的量值，P(S)为初始无损伤但筛选后存 在损伤的产品的比例，ws为筛选过程中冲击应力造成的损伤尺寸，W/为初始无损伤的产品 因冲击应力筛选造成的首次损伤尺寸，Tess为通过单次冲击应力筛选的产品的使用寿命。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据产品的期望寿命优化所述归一寿 命分布函数，得到优化后的单次冲击应力筛选条件包括：优化所述单次冲击应力筛选后未失效产品的归一 寿命分布函数;或者，优化所述单次冲击应力筛选后未失效产品的 归一寿命分布函数； 其中，Tg为产品的期望寿命。6. -种单次冲击应力筛选条件的优化装置，其特征在于，所述装置包括： 可靠性建模单元，用于根据产品的失效阈值建立产品的可靠性模型，得到无损伤产品 的工作寿命分布函数和在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数； 单次冲击应力筛选过程建模单元，用于基于产品的失效阈值为确定值建立单次冲击应 力筛选过程模型，得到单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分布函数，所述单次冲 击应力筛选后未失效产品包括:初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品、初始无损伤但筛 选后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品；其中初始无损伤但筛选后存在损 伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品具有不同的寿命分布函数； 筛选条件优化单元，用于根据产品的期望寿命优化所述归一寿命分布函数，得到优化 后的单次冲击应力筛选条件，所述筛选条件包括筛选应力。7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述无损伤产品的工作寿命分布函数具体 为P(7\ >/) = cxp(-j 所述在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数具体为 ^ 广叫，） \ "(&>〇=Zp A..广("⑴=./); V J 其中，Tn为无损伤产品的寿命，Te为在使用过程中仅因冲击应力导致失效的产品寿命，r (x)为无损伤产品的基底失效率，N(t)为时间t时所受的累计冲击次数，WiS工作过程中第i 次冲击应力造成的损伤尺寸，Wm为产品的初始损伤尺寸，Dw为产品的失效阈值。8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述单次冲击应力筛选过程建模单元包 括： 比例计算模块，用于根据产品的失效阈值对产品进行单次冲击应力筛选，得到通过单 次冲击应力筛选后的未失效产品，并计算初始无损伤且筛选后不存在损伤的产品、初始无 损伤但筛选后存在损伤的产品和初始存在损伤但通过筛选的产品在所有通过单次冲击应 力筛选后未失效的广品中所占的比例； 寿命分布函数计算模块，用于根据所述无损伤产品的寿工作命分布函数和所述在使用 过程中仅因冲击应力导致失效的产品的工作寿命分布函数计算每类产品在筛选过程中的 寿命分布函数； 模型建立模块，用于根据每类产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布函数，建 立单次冲击应力筛选过程模型，得到单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分布函 数。9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述初始无损伤且筛选后不存在损伤的产 品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布函数分别依次为：所述初始无损伤但筛选后存在损伤的产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布 函数依次为：所述初始存在损伤但通过筛选的产品所占的比例及其在筛选过程中的寿命分布函数 依次为：其中，为初始无损伤产品的比例，S为筛选应力的量值，P(S)为初始无损伤但筛选后存 在损伤的产品的比例，WS为筛选过程中冲击应力造成的损伤尺寸，为初始无损伤的产品 因冲击应力筛选造成的首次损伤尺寸，Tess为通过单次冲击应力筛选的产品的使用寿命。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述筛选条件优化单元，具体用于根据公优化所述单次冲击应力筛选后未失效产品的归一寿命分布函 数;或者：优化所述单次冲击应力筛选后未失效产 品的归一寿命分布函数;其中，Tg为产品的期望寿命。
【文档编号】G06F17/50GK106055790SQ201610375676
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】尤明懿, 吕强
【申请人】中国电子科技集团公司第三十六研究所