基于正態(tài)分布的雙應(yīng)力交叉步階試驗仿真研究
摘要:首先針對高可靠、長壽命電子裝備的可靠性評估問題,提出一種新的試驗方法――雙應(yīng)力交叉步階試驗。而后在正態(tài)分布下,通過理論模型的建立,運(yùn)用Monte―Carlo仿真對該試驗的試驗效率問題進(jìn)行深入研究,分析得出形狀參數(shù)口、壽命特征參數(shù)μ與加速效率指標(biāo)之間的基本關(guān)系。結(jié)果表明在實際試驗條件下,雙應(yīng)力交叉步降試驗與雙應(yīng)力交叉步加試驗相比,其試驗效率是十分明顯的。
關(guān)鍵詞:加速壽命試驗;雙應(yīng)力交叉步階;蒙特卡洛仿真;正態(tài)分布
0 引 言
在文獻(xiàn)中提出了一種新的雙應(yīng)力加速壽命試驗方法――雙應(yīng)力交叉步階試驗,在指數(shù)分布形式下對該試驗方法的核心思想進(jìn)行了詳細(xì)闡述,之后對其統(tǒng)計分析方法進(jìn)行了研究。但現(xiàn)代電子裝備的失效壽命很多情況下服從正態(tài)分布,因此,在此分布形式下研究雙應(yīng)力交叉步階試驗具有重要的現(xiàn)實意義。
1 問題描述
這里將雙應(yīng)力交叉步降加速壽命試驗(Double―Crossed Step―down―Stress Accelerated Life Tes―ting,DCSDS―ALT)與雙應(yīng)力交叉步進(jìn)加速壽命試驗(Double―Crossed Step―up―Stress AcceleratedLife Testing,DCSUS―ALT)統(tǒng)稱為雙應(yīng)力交叉步階加速壽命試驗(Double―Crossed Step―Stress Accel―erated Lire Testing,DCSS―ALT)。從定義可以看出,雙應(yīng)力交叉步階試驗同樣包含兩種截尾方式,即定數(shù)截尾雙應(yīng)力交叉步階試驗與定時截尾雙應(yīng)力交階步降試驗。
文獻(xiàn)已經(jīng)對雙應(yīng)力交叉步加試驗進(jìn)行了詳細(xì)研究,這里就不再贅述,相關(guān)知識和結(jié)論均可在文獻(xiàn)中進(jìn)行查詢。雙應(yīng)力交叉步降試驗作為一種新的試驗方法,其理論體系還有許多有待完善的地方。在此,首先對雙應(yīng)力交叉步降試驗的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行簡單介紹。
2 雙應(yīng)力交叉步降試驗方法
2.1 雙應(yīng)力交叉步降試驗的實施步驟
(1)首先確定兩個加速應(yīng)力(分別記為S1,S2)及每個應(yīng)力所取的應(yīng)力水平:
式中,l和k分別是兩個加速應(yīng)力的水平數(shù);(S10,S2O)為產(chǎn)品的正常應(yīng)力水平,這樣第一應(yīng)力的第i個水平與第二個應(yīng)力的第j個水平的搭配(S1i,S2j)稱為應(yīng)力水平組合,簡稱為水平組合(i,j)(i=1,2,…,l;j=1,2,…,k)。
(2)從一批產(chǎn)品中隨機(jī)抽取n個樣品,首先放在最高應(yīng)力水平組合(l,k)下進(jìn)行定數(shù)截尾壽命試驗,等到rlk個樣品失效時,將其中一個應(yīng)力(如第一應(yīng)力)水平降低1級,而另一應(yīng)力(如第二應(yīng)力)仍固定在原水平上,對剩余的n―rlk個樣品在水平組合(l一1,k)下再進(jìn)行定數(shù)截尾壽命試驗,待到r(l-1)k個樣品失效時,再將應(yīng)力水平組合調(diào)至(l一1,k一1),然后對剩下的n―rlk一r(l-1)k個樣品在水平組合(l一1,k一1)下繼續(xù)進(jìn)行定數(shù)截尾壽命試驗。如此重復(fù)下去,直到在最低應(yīng)力水平組合(1,1)下有r11個失效為止。
2.2 雙應(yīng)力交叉步降試驗的特點
(1)每步只降低一個應(yīng)力水平,兩個應(yīng)力水平交叉降低,其水平組合變動的軌跡如圖1所示。
(2)假如兩個應(yīng)力的水平數(shù)分別為l和k,顯然有|l一k|≤1,于是DCSDS―ALT由h=l+k一1步組成,其h個水平組合全體記為D,即:
其中每一步失效數(shù)rij都要事先給定。
(4)在DCSDS―ALT中,n個樣品經(jīng)過h步應(yīng)力水平轉(zhuǎn)換,可得到一批失效數(shù)據(jù)。譬如,在水平組合(i,j)下的失效數(shù)據(jù)記為:
這些失效時間都是從水平組合(l,k)開始算起到水平組合(i,j)為止。
(5)DCSDS―ALT較恒加試驗所需的試驗樣品數(shù)大大減少,前者最少需要12個,而后者一般至少需要20個。另外,在試驗效率上DCSDS―ALT較雙應(yīng)力交叉步加試驗也具有較大優(yōu)勢,下面將通過具體的仿真實例給予驗證。
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