耐環(huán)境小圓形電連接器接觸可靠性設(shè)計(jì)與試驗(yàn)評(píng)價(jià)的研究.pdf

1、型號(hào)裝備作為一種威懾和防御力量，服役后絕大部分時(shí)間處于貯存狀態(tài)。隨著型號(hào)可靠性要求的提高，新型型號(hào)裝備的設(shè)計(jì)貯存壽命已要求達(dá)到32年，這對(duì)系統(tǒng)中的電連接器等元器件的可靠性水平和配套能力提出了巨大的挑戰(zhàn)。J599系列耐環(huán)境小圓形電連接器與普通電連接器相比，具有更好的耐環(huán)境影響特性及更高的可靠性指標(biāo)，被廣泛應(yīng)用在控制、遙測(cè)和安全等型號(hào)系統(tǒng)中，對(duì)裝備系統(tǒng)的可靠性起到了關(guān)鍵的作用。但是我國現(xiàn)階段所生產(chǎn)的J599系列電連接器是按照美軍標(biāo)MIL-C

2、-38999進(jìn)行仿制，在貯存和使用過程中，曾出現(xiàn)接觸電阻增大，甚至接觸失效等問題，不能滿足系統(tǒng)提出的32年貯存期的要求，因此，J599系列電連接器面臨著如何實(shí)現(xiàn)可靠性的定量設(shè)計(jì)，并在短時(shí)間內(nèi)完成可靠性驗(yàn)證的難題。
　　本文以“長(zhǎng)期貯存、一次使用”的型號(hào)裝備為應(yīng)用背景，選取J599Ⅲ/26(20)FA35型電連接器作為J599系列電連接器的代表，通過分析貯存剖面中電連接器受到的各種應(yīng)力及其失效模式，掌握電連接器的失效機(jī)理，建立其可靠

3、性統(tǒng)計(jì)模型，研究電連接器的結(jié)構(gòu)、尺寸和材料等參數(shù)與其可靠性指標(biāo)的關(guān)系，建立電連接器可靠性設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，研究可靠性定量設(shè)計(jì)的方法;同時(shí)對(duì)電連接器恒定應(yīng)力加速退化試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)試驗(yàn)方案進(jìn)行模擬評(píng)價(jià)，確定最終試驗(yàn)方案，通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立電連接器貯存可靠性的快速評(píng)價(jià)方法，使J599系列電連接器的貯存壽命達(dá)到型號(hào)裝備提出的長(zhǎng)壽命的要求。
　　全文共分為八章，每章的主要內(nèi)容如下:
　　第一章闡述了論文的研究背景和

4、重要意義，介紹了可靠性設(shè)計(jì)、加速退化試驗(yàn)技術(shù)及電連接器的可靠性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及目前存在的問題，最后給出了論文的研究思路和主要內(nèi)容。
　　第二章分析了J599Ⅲ/26(20)FA35型電連接器的結(jié)構(gòu)，所用的材料及各部分的功能，研究了整個(gè)貯存剖面中存在的應(yīng)力種類及對(duì)電連接器接觸電阻、絕緣電阻等主要性能參數(shù)的影響，給出了電連接器貯存環(huán)境下的所有失效模式，確定了電連接器最主要的失效模式——接觸失效;最后從微觀角度出發(fā)，研究電連接器在環(huán)

5、境應(yīng)力作用下性能下降直至失效的原因。
　　第三章根據(jù)電連接器接觸失效的機(jī)理，從微觀結(jié)構(gòu)對(duì)接觸件的表面狀況進(jìn)行了分析，利用反應(yīng)動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)出了接觸電阻與結(jié)構(gòu)、材料、表面形貌及接觸壓力之間的關(guān)系，結(jié)合電連接器的壽命分布模型，建立了貯存環(huán)境下電連接器的長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)模型，最后給出了模型參數(shù)的確定方法。
　　第四章依據(jù)電連接器的退化模型，對(duì)電連接器恒定應(yīng)力加速退化試驗(yàn)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究，建立了恒加退化試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，并從

6、精度和穩(wěn)健性兩個(gè)方面評(píng)價(jià)了傳統(tǒng)恒加退化試驗(yàn)方案和兩應(yīng)力不等分配優(yōu)化恒加退化試驗(yàn)方案，并給出了恒加退化試驗(yàn)的調(diào)整試驗(yàn)方案，最后結(jié)合實(shí)際條件確定了改動(dòng)后的加速退化調(diào)整試驗(yàn)方案并進(jìn)行了方案的穩(wěn)健性分析。
　　第五章以正常應(yīng)力水平下電連接器的對(duì)數(shù)壽命中位數(shù)估計(jì)值漸近方差的大小作為衡量的依據(jù)，通過蒙特卡洛模擬得到仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用極大似然法從估計(jì)精度和穩(wěn)健性兩方面對(duì)電連接器恒定應(yīng)力加速退化試驗(yàn)方案進(jìn)行了模擬評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，改動(dòng)后的加速退化調(diào)

7、整試驗(yàn)方案可行，從而驗(yàn)證了電連接器恒定應(yīng)力加速退化試驗(yàn)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的正確性。
　　第六章對(duì)產(chǎn)品的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，給出了退化模型參數(shù)的極大似然估計(jì)值，定量評(píng)估了貯存環(huán)境下電連接器的可靠壽命與可靠度，并將Bootstrap方法引入到試驗(yàn)數(shù)據(jù)的置信區(qū)間估計(jì)中，通過采用糾偏的Bootstrap方法，得出了不同置信水平下，電連接器對(duì)數(shù)壽命中位數(shù)的置信區(qū)間，最后對(duì)糾偏的Bootstrap置信區(qū)間估計(jì)法進(jìn)行了模擬評(píng)估。評(píng)估結(jié)果表明經(jīng)

8、可靠性定量設(shè)計(jì)后的電連接器能夠滿足規(guī)定可靠度下的貯存壽命的要求，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)模型的正確性。
　　第七章提出了電連接器的加速退化模型的驗(yàn)證方法，基于恒定應(yīng)力加速退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用概率圖和數(shù)值分析法，從退化軌跡模型和加速退化方程兩個(gè)方面對(duì)加速退化模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，驗(yàn)證了該模型的正確性，即能夠較為準(zhǔn)確地描述電連接器的退化性能;進(jìn)一步通過掃描電鏡和能譜分析，對(duì)試驗(yàn)前后的接觸對(duì)進(jìn)行了分析，從微觀層面驗(yàn)證了失效機(jī)理分析的正確性，為從機(jī)理層面建立的