航天電連接器綜合應(yīng)力加速壽命試驗與統(tǒng)計分析的研究.pdf

1、航天電連接器作為航天系統(tǒng)中電信號傳輸、電路連接和實現(xiàn)特定功能的重要配套元件，數(shù)量龐大、地位重要。任何一套電連接器的失效都將導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障，因此其可靠性的高低直接影響系統(tǒng)是否能可靠地工作。鑒于電連接器在實際工作中會遭受多種環(huán)境因素的影響，且目前仍然缺乏電連接器在工作環(huán)境應(yīng)力下的可靠性指標(biāo)，使得系統(tǒng)的可靠性設(shè)計難以進(jìn)行，造成系統(tǒng)的可靠性得不到保證，因此評估電連接器在工作環(huán)境綜合應(yīng)力作用下可靠性的相關(guān)技術(shù)成為重要的研究課題。本文以Y11X—

2、1419圓形低頻電連接器為研究對象，對快速評估產(chǎn)品綜合應(yīng)力作用下可靠性水平的加速壽命試驗相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了全面的研究。
　　 第一章闡述了課題的研究背景和重要意義，分析了加速壽命試驗統(tǒng)計模型、加速壽命試驗優(yōu)化設(shè)計以及加速壽命試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及存在的問題，回顧和總結(jié)了航天電連接器的可靠性研究現(xiàn)狀及存在的問題，最后給出了論文的主要研究內(nèi)容和框架結(jié)構(gòu)。
　　 第二章從失效機理層面推導(dǎo)了航天電連接器在溫度和振

3、動應(yīng)力綜合作用下的可靠性統(tǒng)計模型。首先對航天電連接器接觸失效進(jìn)行分析，從導(dǎo)致接觸件失效的內(nèi)在原因——電連接器接觸件表面氧化物和磨損腐蝕物構(gòu)成的絕緣膜層的增生出發(fā)，研究膜層的增長規(guī)律，并結(jié)合電連接器結(jié)構(gòu)特點，利用漸近分布理論，導(dǎo)出航天電連接器的工作壽命服從二參數(shù)的威布爾分布；同時基于化學(xué)反應(yīng)論及微動磨損理論，得出電連接器在溫度和振動應(yīng)力作用下的失效物理方程為廣義Eyring模型，從而建立了航天電連接器在溫度和振動應(yīng)力作用下的可靠性統(tǒng)計模型

4、。
　　 第三章建立了產(chǎn)品基于定時測試的綜合應(yīng)力加速壽命試驗方案優(yōu)化設(shè)計方法。依照產(chǎn)品的可靠性統(tǒng)計模型，利用均勻設(shè)計理論確定了綜合試驗應(yīng)力的組合方式和試驗次數(shù)，結(jié)合測試時間等概率原則，建立了定時測試下的綜合應(yīng)力試驗方案優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。將優(yōu)化的加速壽命試驗方案與未經(jīng)優(yōu)化的一般試驗方案進(jìn)行比較，結(jié)果表明，在相同的樣本量下，優(yōu)化試驗方案大大提高了試驗的估計精度。同時對優(yōu)化試驗方案進(jìn)行模型初值偏離的魯棒性分析，為設(shè)計穩(wěn)健性試驗方案的

5、初值選擇提供了理論依據(jù)。
　　 第四章建立了定時測試綜合應(yīng)力加速壽命試驗方案模擬評價方法。以產(chǎn)品在正常應(yīng)力水平時中位壽命漸近方差的期望值和標(biāo)準(zhǔn)差作為加速壽命試驗方案估計精度和穩(wěn)定性的考核指標(biāo)，應(yīng)用蒙特卡洛模擬方法，建立了定時測試綜合應(yīng)力加速壽命試驗的模擬方法，利用定時測試極大似然估計理論，建立了定時測試綜合應(yīng)力加速壽命試驗方案模擬評價的數(shù)學(xué)模型，并以隨機抽樣的漸近方差的均值和標(biāo)準(zhǔn)離差分別代替其期望值和標(biāo)準(zhǔn)差，提出了試驗方案模擬評

6、價的方法。對試驗方案的模擬結(jié)果表明，所提出的定時測試綜合應(yīng)力加速壽命試驗方案的優(yōu)化理論正確，方法可行。
　　 第五章應(yīng)用估計性能優(yōu)良的極大似然估計方法對分組試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到了電連接器的可靠性壽命特征量的估計值，定量評估了電連接器的工作可靠性水平。
　　 第六章建立了具有較高估計精度的綜合應(yīng)力加速壽命試驗數(shù)據(jù)的置信區(qū)間估計方法。基于現(xiàn)有估計方法中的二步擬合回歸方法，將基于大樣本理論的Bootstrap方法引入到回

7、歸分析方法中，再次利用Bootstrap思想對Bootstrap估計值進(jìn)行糾偏處理，提出了小樣本情況下產(chǎn)品可靠性特征量的Bootstrap回歸置信區(qū)間估計方法。隨機模擬的結(jié)果表明， Bootstrap回歸區(qū)間估計精度均能基本滿足給定置信度的要求。
　　 第七章提出了產(chǎn)品綜合應(yīng)力可靠性統(tǒng)計模型的驗證方法。利用加速壽命試驗數(shù)據(jù)，結(jié)合圖分析和數(shù)值分析方法，驗證了電連接器的壽命分布模型；從三維空間角度將失效物理方程準(zhǔn)確度的驗證問題轉(zhuǎn)化為

8、空間數(shù)據(jù)點共面性的檢驗問題，從加速壽命數(shù)據(jù)的統(tǒng)計檢驗角度出發(fā)，通過對綜合應(yīng)力失效物理方程進(jìn)行多元線性回歸擬合，以表征空間數(shù)據(jù)點和擬合值的垂直距離平方和與空間數(shù)據(jù)點本身的離差平方和相對大小的統(tǒng)計量作為檢驗指標(biāo)，提出了定量評估失效物理方程準(zhǔn)確度的多元線性回歸擬合檢驗的驗證方法，對電連接器的可靠性統(tǒng)計模型驗證結(jié)果表明，該模型能很好地描述電連接器特征壽命在溫度和振動綜合應(yīng)力作用下的變化規(guī)律；進(jìn)一步通過掃描電鏡分析和能譜分析，證明了從失效機理層面