一种非线性加速退化试验失效机理一致性判别方法及装置与流程

1.本发明涉及一种非线性加速退化试验失效机理一致性判别方法及装置，属于可靠性试验设计技术领域。


背景技术：

2.产品寿命的日益提高使得退化试验成为产品可靠性评估的重要信息来源，而退化在高应力下更易发生，因此，加速退化试验常用以快速获得产品退化数据。有效的加速退化试验应保证产品在所有加速应力下应具备相同的失效机理，否则无法正确外推产品在正常应力下的退化信息。在产品加速退化试验的失效机理一致性检验上，通常有退化轨迹一致、加速系数不变、激活能不变等判别基本原则。常根据退化模型、加速方式、加速模型等选择合适的检验方法，如根据退化模型的参数一致性检验方法、基于数据的退化轨迹一致性检验方法等，而对于非线性加速退化，退化轨迹较为复杂，无法使用退化轨迹一致性检验方法，现有的方法也多通过假设同应力下，退化量服从固定效应的退化模型，如gamma过程、wiener过程、逆高斯过程等，由加速系数不变的原则，进行失效机理一致性的检验。而工程中数据往往更具随机性，固定效应的退化模型无法完全模拟试验所得数据的分布情形。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种非线性加速退化试验失效机理一致性判别方法及装置，同时考虑退化过程的非线性，以及退化量分布参数的随机效应，建立退化量分布模型，在此基础上基于加速系数不变原则，考虑不同应力下退化量分布模型中影响失效机理一致性的参数和统计量，给出失效机理一致性判别方法。
4.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
5.第一方面，本发明提供了一种非线性加速退化试验失效机理一致性判别方法，包括：
6.获取待测退化量的试件，等时间间隔测量所述试件的退化量；
7.根据测量数据计算得到试件各时刻的参数估计值；
8.对各时刻参数估计值建立分布模型；
9.计算所述分布模型中的参数值并由全概率公式计算退化量分布密度函数；
10.根据所述分布密度函数，计算试件退化至目标退化水平的概率p；
11.计算试件以概率p退化至目标水平的时间，根据加速系数定义得到失效机理一致性判别条件；
12.通过t检验判断失效机理是否一致。
13.进一步的，所述获取待测退化量的试件，等时间间隔测量所述试件的退化量，包括：
14.在应力s
l
，时刻tj下对n个试件分别进行退化量测量，所得的样本数据，记录为
15.x
ijl
,i＝1,2,
…
,n,j＝1,2,
…
,m,l＝1,2,
…
,s
16.其中，n表示试件个数，m表示测量次数，s表示应力总数，x
ijl
表示记录的退化量数据；i表示应力标签；l表示时刻标签。
17.进一步的，所述根据测量数据计算得到试件各时刻的参数估计值，包括：
18.根据测量数据，由极大似然估计计算得到样本各时刻参数估计值：
[0019][0020]
进一步的，所述对各时刻参数估计值建立分布模型，包括：
[0021]
对各时刻参数估计值建立分布模型，设在同应力下，给定时刻t，μ
tl
服从正态分布，分布均值随时间呈现非线性的性质，分布方差与退化量x
tl
方差相同，而在给定时刻服从gamma分布，即ν
tl
～gamma(α
l
t-1
,β
l
)，其中
[0022]
进一步的，计算所述分布模型中的参数值并由全概率公式计算退化量分布密度函数，包括：
[0023]
获取所述分布模型中的参数值，通过数值方法得到参数的极大似然估计，记为由全概率公式计算时刻t退化量x
tl
的分布密度函数：
[0024][0025]
其中，d表示微分符号；γ表示gamma函数；
[0026]
对x
tl
进行变量替换
[0027][0028]
得到y
tl
的分布密度函数：
[0029][0030]
由该密度函数可知y
tl
～t(γ
l
)，为t分布。
[0031]
进一步的，根据所述分布密度函数，计算试件退化至目标退化水平的概率p，包括：
[0032]
限制目标退化水平为d，则产品时刻t退化不超过该目标退化水平的概率为
[0033]
[0034]
进一步的，计算试件以概率p退化至目标水平的时间，根据加速系数定义得到失效机理一致性判别条件，包括：
[0035]
分别计算应力为s
l
、s0下的产品相同的概率p退化至此目标水平的时间，记为t
l,p
与t
0,p
，公式如下：
[0036][0037]
根据加速系数k
l0
定义，与其不随概率p变化的原则，计算得
[0038][0039]
其中，可得最终一致性判别条件：
[0040][0041]
即应为定值，方可保证失效机理是一致的。
[0042]
进一步的，所述通过t检验判断失效机理是否一致，包括：
[0043]
分别对进行t检验，其中，对进行t检验时，新的应力l1下是否仍具备一致的失效机理，即判断l1≥3与是否具有显著的均值差异，有以下步骤：
[0044]
a)计算判断统计量t
l
为：
[0045][0046]
其中分别为的样本均值与样本标准差，
[0047][0048]
b)给定置信度α，查t分布分位表得t
α/2
(l
1-1)；
[0049]
c)比较t
α/2
(l
1-1)，若则认为应力l1下失效机理不具备一致性，否则认为失效机理是一致的。
[0050]
第二方面，本发明提供一种非线性加速退化试验失效机理一致性判别装置，包括处理器及存储介质；
[0051]
所述存储介质用于存储指令；
[0052]
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据前述任一项所述方法的步骤。
[0053]
第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任一项所述方法的步骤。
[0054]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
[0055]
本发明考虑同应力下退化过程的非线性，以及退化量分布参数的随机效应，建立退化量分布模型，且无需确定失效阈值，即可基于加速系数不变原则，推导不同应力下退化量分布模型中影响失效机理一致性的参数和统计量，经过合理的假设，简化了判别条件，通过t检验给出失效机理一致性判别方法能够适用于破坏性测量得到的退化数据，且该方法同时适用于破坏性与非破坏性测量的退化数据。
附图说明
[0056]
图1是本发明实施例提供的一种非线性加速退化试验失效机理一致性判别方法的流程图。
具体实施方式
[0057]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0058]
实施例1
[0059]
本实施例介绍一种非线性加速退化试验失效机理一致性判别方法，包括：
[0060]
获取待测退化量的试件，等时间间隔测量所述试件的退化量；
[0061]
根据测量数据计算得到试件各时刻的参数估计值；
[0062]
对各时刻参数估计值建立分布模型；
[0063]
计算所述分布模型中的参数值并由全概率公式计算退化量分布密度函数；
[0064]
根据所述分布密度函数，计算试件退化至目标退化水平的概率p；
[0065]
计算试件以概率p退化至目标水平的时间，根据加速系数定义得到失效机理一致性判别条件；
[0066]
通过t检验判断失效机理是否一致。
[0067]
如图1所示，本实施例提供的非线性加速退化试验失效机理一致性判别方法，其应用过程具体涉及如下步骤：
[0068]
步骤1：在应力s
l
，时刻tj下对n个产品分别进行退化量测量，所得的样本数据，记录为
[0069]
x
ijl
,i＝1,2,
…
,n,j＝1,2,
…
,m,l＝1,2,
…
,s；
[0070]
其中，n表示试件个数，m表示测量次数，s表示应力总数，x
ijl
表示记录的退化量数
据；i表示应力标签；l表示时刻标签。
[0071]
步骤2：根据上述数据，由极大似然估计可得样本各时刻参数估计值：
[0072][0073]
步骤3：对各时刻参数估计值建立分布模型，设在同应力下，给定时刻t，μ
tl
服从正态分布，分布均值随时间呈现非线性的性质，分布方差与退化量x
tl
方差相同，而在给定时刻服从gamma分布，即ν
tl
～gamma(α
l
t-1
,β
l
)，其中
[0074]
步骤4：结合步骤2、3，通过数值方法得到参数的极大似然估计，记为步骤4：结合步骤2、3，通过数值方法得到参数的极大似然估计，记为由全概率公式计算时刻t退化量x
tl
的分布密度函数：
[0075][0076]
其中，d表示微分符号；γ表示gamma函数；
[0077]
步骤5：对x
tl
进行变量替换
[0078][0079]
得到y
tl
的分布密度函数：
[0080][0081]
由该密度函数可知y
tl
～t(γ
l
)，为t分布
[0082]
步骤6：限制目标退化水平为d，则产品时刻t退化不超过该目标退化水平的概率为
[0083][0084]
步骤7：分别计算应力为s
l
、s0下的产品相同的概率p退化至此目标水平的时间，记为t
l,p
与t
0,p
[0085][0086]
步骤8：根据加速系数k
l0
定义，与其不随概率p变化的原则，计算得
[0087][0088]
步骤9：由于通常使用新产品进行加速退化试验，因此代表退化量波动程度的退化量方差多为逐渐降低至趋于稳定状态，因此gamma分布应呈现峰度较小的右偏状态，即形状参数α
l
t-1
应较大，此时2α
l
t-1
自由度的t分布分位点间差异较小，因此可得最终一致性判别条件
[0089][0090]
即应为定值，方可保证失效机理是一致的。
[0091]
步骤10：考虑数据的随机性，不同应力下所得不应完全相等，考虑其具有正态性的纯随机波动，因此，分别对二者进行t检验，以为例，新的应力l1下是否仍具备一致的失效机理，即判断l1≥3与是否具有显著的均值差异，有以下步骤
[0092]
a)计算判断统计量t
l
为
[0093][0094]
其中分别为的样本均值与样本标准差，
[0095][0096]
b)给定置信度α，查t分布分位表得t
α/2
(l
1-1)
[0097]
c)比较t
α/2
(l
1-1)，若则认为应力l1下失效机理不具备一致性，否则认为失效机理是一致的。
[0098]
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0099]
(1)能够适用于破坏性测量得到的退化数据。
[0100]
(2)无需确定失效阈值，仅需给定目标退化水平，应用条件相对宽松。
[0101]
(3)适用于非线性的退化过程。
[0102]
(4)经过理论推导，能够客观地给出评价失效机理一致性的判别条件。
[0103]
(5)将复杂的模型进行了简化，给出简易的判别条件。
[0104]
实施例2
[0105]
本实施例提供一种非线性加速退化试验失效机理一致性判别装置，包括处理器及存储介质；
[0106]
所述存储介质用于存储指令；
[0107]
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据实施例1中任一项所述方法的步骤。
[0108]
实施例3
[0109]
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现实施例1中任一项所述方法的步骤。
[0110]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。