復雜應力條件下基于數據驅動的性能退化型產品壽命預測方法.pdf

1、基于性能退化的壽命預測方法，是解決高可靠、長壽命退化失效產品壽命預測問題的重要途徑，近年來在可靠性領域備受關注。隨著科技的發(fā)展，產品的功能和結構多樣，其失效機理復雜、使用環(huán)境多變。這就使得傳統(tǒng)的基于性能退化解析建模的模型驅動方法在應用中存在一定的困難，主要體現在：（1）試驗數據獲取對試驗設備提出了更高的要求。產品使用中同時受到多種應力的影響，在試驗過程中，難以對每一種應力進行嚴格控制，達到指定的應力水平，因而，所收集到的產品試驗數據對應

2、的環(huán)境應力往往是時變的。傳統(tǒng)的基于恒定應力加速、步進應力加速、序進應力加速等退化試驗數據的解析建模方法，對時變應力加速退化試驗產品難以應用。（2）解析建模方法對失效機理復雜的產品難以適用。產品的性能退化過程由失效機理決定，失效機理復雜時，基于失效物理的解析建模方法難以實施。（3）產品實際使用環(huán)境的時變性對壽命預測方法提出了更高的要求。需在現有性能退化理論的基礎上，進一步研究應力的時變性對性能退化的累積效應。
　　鑒于此，本文以復雜

3、應力下的性能退化產品為研究對象，提出了一種基于數據驅動的壽命預測方法，為工程實際中不能通過模型驅動方法來實現壽命預測的產品，提供了一種可行途徑。論文的主要內容包括以下幾個方面：
　　（1）復雜應力壽命預測數據驅動方法。通過對傳統(tǒng)性能退化理論介紹，提出了一種基于數據驅動的復雜應力壽命預測方法，包括四個步驟：基于數值微分的退化率確定、基于聚類的復雜應力載荷譜分析、基于概率統(tǒng)計的應力與退化率的分析、基于累積退化的產品剩余壽命預測。分別具

4、體介紹了這四個步驟的理論基礎和分析過程。
　?。?）通過鋰離子電池剩余壽命預測問題實例，驗證方法的有效性。以鋰離子電池為研究對象，通過循環(huán)壽命試驗獲得時變溫度應力值和容量退化量值，并用數據驅動的方法對試驗獲得的數據進行分析處理，得出鋰離子電池的剩余電池容量，并進行剩余壽命預測，最后給出了壽命預測方法有效性驗證的交叉驗證過程。
　?。?）通過仿真實驗數據驗證數據驅動方法的適用范圍。通過仿真實驗，生成三種復雜分布下的應力值，并且