加速寿命试验数据分析技术及应用

论文总字数：26723字

摘 要

随着现今产品可靠性的增加，如何对有着长寿命和高可靠性的样本进行寿命实验变成了一个值得研究的问题。使用传统的寿命实验技术对长寿命的产品进行可靠性评估，在有限的试验时间内很难获得可信的可靠性评估结果。因此，加速寿命试验在可靠性工程领域得到越来越广泛的关注。为此，本文研究了加速寿命试验数据分析技术及应用。

本文设计了一种加速寿命试验数据分析程序。该程序可以用于分析恒定温度、电流密度双应力加速环境下的加速寿命试验数据。该程序提供了多组混合应力试验环境下试验数据的输入，且它有多种寿命分布和加速寿命模型可供设置。开始运行后它会自动地处理数据和估计分布与模型的参数。该程序还有进行分布检验的功能，这可以方便我们判断出最合适的寿命分布和加速寿命模型组合。

在此过程中，本文提出了一种用来求解复杂多元函数极值点的算法，命名为constant-walk算法。相比当前版本的rand-walk算法，它能够在牺牲些许准确度的情况下更快速地得到结果。它的模型简单，有很强的可操作性，配合计算机强大的数据处理能力，能够方便、快速地求解出复杂多元函数的极值点。

本文最后利用加速寿命试验数据分析程序对行波管寿命试验数据进行了分析，得出了行波管在各种分布与模型组合下的参数估计值。并通过分布检验的结果得到了最适合于用来描述该行波管的寿命分布和加速寿命模型组合。

关键词：加速寿命试验；寿命分布；加速寿命模型；试验数据分析；恒定应力；双应力；constant-walk法；行波管

ACCELERATED LIFE TEST DATA ANALYSIS TECHNOLOGY AND APPLICATION

Abstract

With the increasing of the reliability of products in nowadays, it becomes worth studying that how to conduct a life testing on a sample with long life and high reliability. We cannot attain an authentic reliability prediction result within limited testing time, if we predict the reliability of a product by conventional life testing method. As the result, accelerated life tests(ALT) get rising focus in the field of reliability engineering. So, the ALT data analysis technology and application have been discussed in this paper.

This paper designs an accelerated life tests data analysis program. This program can analyze the ALT data derived from ALT conducted in constant temperature and current density accelerated stress condition. We can input multiple sets of data from different level of stress, and select various life distribution and accelerated life model. It can compute the data and estimate the parameter of life distribution and accelerated life model automatically. It also has the distribution test function, which can help us find the optimal life distribution and accelerated life model easily.

During this process, an algorithm whose name is constant-walk has been raised in this paper, which can find the extreme point of function of several variables. Contrasted with the current version of rand-walk algorithm, it can obtain the results more quickly with only a little loss in accuracy. The model of this algorithm is simple, and it can be used conveniently. With the help of strong processing ability of computer, it can get the extreme point of function of several variables quickly and easily.

In the end, this paper analyses the ALT data of travelling wave tube(TWT) using the software mentioned in this paper, getting the estimate of the parameter of all combination of life distribution and accelerated life model adopted in this program. Through the analysis results of distribution test, this paper gets the optimal combination of life distribution and accelerated life model describing the life distribution condition of TWT.

KEY WORDS: accelerated life test; life distribution; accelerated life model; test data analysis; double stress; constant stress; constant walk method ;TWT

目 录

摘要 ……………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ

目 录 ………………………………………………………………………………Ⅲ

1. 绪论 …………………………………………………………………………1

1.1可靠性分析研究进展 ………………………………………………………1

1.1.1可靠性概述 …………………………………………………………1

1.1.2加速可靠性实验 ……………………………………………………2

1.2加速寿命实验研究进展 ……………………………………………………3

1.3行波管可靠性研究概况 ……………………………………………………5

1.4论文主要研究内容 …………………………………………………………6

1. 可靠性分析的数理统计基础 ………………………………………………7

2.1可靠性数学表征 ……………………………………………………………7

2.1.1可靠性特征量 ………………………………………………………7

2.1.2常用的寿命分布 ……………………………………………………9

2.1.3常用的加速寿命模型 ……………………………………………16

2.2可靠性寿命分布的参数估计方法 …………………………………………17

2.2.1极大似然估计法 …………………………………………………17

2.2.2指数分布的极大似然估计 ………………………………………18

2.3可靠性寿命分布的图检验方法 …………………………………………19

2.3.1 eCDF VS fCDF法 ………………………………………………19

2.3.2 QQ plot法 …………………………………………………………20

1. 加速寿命试验数据分析程序 ……………………………………………22

3.1加速寿命试验数据分析总体流程 ………………………………………22

3.2数据和设置输入界面 ……………………………………………………23

3.3温度、电流密度双应力条件下的对数似然函数 ………………………23

3.3.1指数分布-广义艾伦模型 …………………………………………24

3.3.2指数分布-阿伦尼斯逆幂律乘积模型 ……………………………24

3.3.3指数分布-Fallou模型 ……………………………………………25

3.3.4威布尔分布-广义艾伦模型…………………………………………25

3.3.5威布尔分布-阿伦尼斯逆幂律乘积模型 …………………………27

3.3.6威布尔分布-Fallou模型 …………………………………………28

3.4基于constant-walk法的参数估计 …………………………………………29

3.5分布检验与结果展示界面 ………………………………………………30

1. 加速寿命试验数据分析程序应用 …………………………………………33

4.1行波管数据处理 …………………………………………………………33

4.1.1数据描述 …………………………………………………………33

4.1.2处理结果 …………………………………………………………33

4.1.3结果分析 …………………………………………………………37

4.2 constant-walk算法与rand-walk算法在实际应用中的比较试验…………37

4.2.1试验说明 …………………………………………………………37

4.2.2试验结果 …………………………………………………………38

4.2.3结果分析 …………………………………………………………39

总结与展望 …………………………………………………………………………40

致谢 …………………………………………………………………………………41

参考文献（References） ……………………………………………………………42

1. 绪 论

1.1可靠性分析研究进展

1.1.1可靠性概述

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