非矩形试验区域综合应力加速寿命试验优化设计的研究

发布时间：2017-04-09 08:13

  本文关键词：非矩形试验区域综合应力加速寿命试验优化设计的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：综合应力加速寿命试验可以快速评定产品在实际工作环境中的可靠性水平,在工程上得到了广泛的应用。对于两应力的恒加寿命试验,目前多在两试验应力构成的矩形试验区域内进行试验方案优化设计。然而在实际工程中,受试验设备的限制,某个应力的取值可能会限制另一个应力,使得试验区域由于两试验应力不能同时取到最大值成为非矩形。对于非矩形试验区域上的两应力加速寿命试验,如果按照传统矩形区域上的方法设计最优试验方案,会出现应力水平组合点位于试验区域之外的情况,不能保证获得可行的方案。因此,有必要研究适用于非矩形试验区域的综合应力加速寿命试验方案优化设计理论,以及相应的最优试验方案的评价方法。本文针对线性-极值模型,提出了基于均匀设计理论、正交设计理论、E-M设计理论的非矩形试验区域综合应力恒加寿命试验方案优化设计方法,给出了试验方案定量评价指标,通过计算机模拟试验对各种优化模型下(均匀、正交、E-M)的最优试验方案进行了模拟评价,确定了综合性能最优的非矩形区域试验方案优化设计(EM-5),并结合实际,归纳出非矩形试验区域最优试验方案选择准则。为非矩形试验区域综合应力加速寿命试验方案优化设计和评价,提供了理论和方法支持。全文共分六章,各章的主要内容如下:第一章阐述了论文的研究背景和意义,从加速寿命试验方法、加速寿命试验技术和非矩形试验区域综合应力加速寿命试验三个方面分析了相关领域国内外研究现状以及存在的问题,最后提出了论文的研究目标和研究内容。第二章针对基于Escobar和Meeker设计思想的非矩形试验区域最优试验方案设计,当边界较为复杂时失效概率最大点难以求得的问题,以正常应力下寿命估计值的渐近方差最小为目标,在非矩形区域内选择两个应力水平点分别作为最高和最低应力水平点,以最高、最低应力水平以及各试验样本分配比例为设计变量,限制各试验应力组合点等间隔均匀分布,提出一种基于均匀设计理论的非矩形区域综合应力恒加寿命试验优化设计方法,简化了非矩形区域恒加寿命试验方案优化设计方法,并通过算例证明了方法的可行性。第三章以正常应力下寿命估计值的渐近方差最小为目标,在非矩形区域内选择两个应力水平点分别作为最高和最低应力水平点,以最高、最低应力水平以及各试验样本分配比例为设计变量,限制各试验应力组合点呈正交设计理论最佳应力点组合方式分布,提出另一种基于正交设计理论的非矩形区域综合应力恒加寿命试验优化设计方法,也通过算例证明了方法的可行性。为非矩形试验区域加速寿命试验方案设计提供了另一种较为简便的方法。第四章以正常应力下寿命估计值的渐近方差最小为目标,以最低应力水平的两应力为设计变量,针对失效概率最大点(最高应力水平点)唯一和不唯一两种情形,给出了应力水平K?543、、时的最佳应力组合方式和相应的最优试验方案,进一步完善了非矩形区域E-M试验方案设计理论。第五章提出了试验方案的定量评价指标;建立了最优试验方案综合评价方法;通过计算机模拟试验,比较了各优化模型(均匀、正交、E-M)对应的最优试验方案综合性能优劣,确定了综合性能最优的试验方案(EM-5),并归纳出非矩形区域最优试验方案选择准则,对非矩形试验区域最优试验方案的选择提出指导和建议。最后对全文进行了总结,并对下一步的研究方向提出了自己的看法和建议。
【关键词】：均匀设计 正交设计 非矩形试验区域 加速寿命试验 方案模拟评价
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V416
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 加速寿命试验方法12-13
• 1.3 加速寿命试验技术研究现状13-16
• 1.3.1 加速寿命试验统计模型概况13-14
• 1.3.2 加速寿命试验优化设计研究及存在问题14-15
• 1.3.3 加速寿命试验数据统计分析研究概况15-16
• 1.4 非矩形区域综合应力加速寿命试验研究概况及存在的问题16-17
• 1.5 论文主要研究工作17-19
• 1.5.1 研究目标17
• 1.5.2 研究内容17-19
• 第二章 基于均匀设计理论的非矩形区域综合应力恒加寿命试验优化设计19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 模型假设19-20
• 2.3 基于均匀设计理论的非矩形区域恒加寿命试验方案优化设计的准则20-24
• 2.3.1 均匀试验设计20-21
• 2.3.2 均匀设计应力点分布方式21-22
• 2.3.3 均匀设计最佳应力点组合方式22-23
• 2.3.4 试验设计的基本假定23
• 2.3.5 优化设计的准则23-24
• 2.3.6 试验数据估计方法24
• 2.4 试验方案优化设计的极大似然估计理论24-29
• 2.4.1 定时截尾数据的似然函数24-25
• 2.4.2 协方差矩阵和信息矩阵25-28
• 2.4.3 正常应力水平下寿命P阶分位数估计值的渐近方差28-29
• 2.5 基于均匀设计理论的试验方案优化设计思路29-30
• 2.6 基于均匀设计理论的试验方案优化设计建模30-32
• 2.7 算例32-35
• 2.8 本章小结35-36
• 第三章 基于正交设计理论的非矩形区域综合应力恒加寿命试验优化设计36-45
• 3.1 引言36
• 3.2 模型假设36
• 3.3 基于正交设计理论的非矩形区域恒加试验方案优化设计的准则36-39
• 3.3.1 正交试验设计36-37
• 3.3.2 正交设计应力点分布方式37-38
• 3.3.3 正交设计最佳应力点组合方式38
• 3.3.4 试验设计的基本假定38
• 3.3.5 优化设计的准则38
• 3.3.6 试验数据估计方法38-39
• 3.4 试验方案优化设计的极大似然估计理论39
• 3.5 基于正交设计理论的试验方案优化设计思路39
• 3.6 基于正交设计理论的试验方案优化设计建模39-41
• 3.7 算例41-43
• 3.8 本章小结43-45
• 第四章 基于E-M设计理论的非矩形区域综合应力恒加寿命试验优化设计45-53
• 4.1 引言45
• 4.2 模型假设45
• 4.3 基于E-M设计理论的非矩形区域恒加试验方案优化设计的准则45
• 4.4 基于E-M设计理论的试验方案优化设计方法45-49
• 4.4.1 E-M设计思想的相关性质45-46
• 4.4.2 失效概率最大点的求法46-47
• 4.4.3 失效概率最大点唯一的方案设计方法47-48
• 4.4.4 失效概率最大点不唯一的方案设计方法48-49
• 4.5 算例49-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第五章 非矩形区域最优试验方案模拟评价53-64
• 5.1 引言53
• 5.2 最优试验方案评价指标53-56
• 5.2.1 寿命的估计精度54
• 5.2.2 模型参数偏差的稳健性54-56
• 5.2.3 模型参数的估计精度56
• 5.3 最优试验方案综合评价方法56-58
• 5.4 计算机模拟试验58-63
• 5.5 非矩形试验区域最优试验方案选择准则63
• 5.6 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 总结64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-71
• 附表 A71-74
• 附表 B74-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目78-79
• 致谢79

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