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系统贮存可靠性评估的加速参数漂移法 摘要 为了满足市场激烈的竞争，使产品尽快进入市场，以及满足顾客的高期望， 产品必须做得更稳健，因此在短的时间内几乎观察不到失效。在这种情况下，利 用高应力水平下的退化数据评估产品可靠性变得很有必要。这种评估可通过加速 退化测试来完成。这些试验包括取代测试产品寿命而只测试产品性能随时间退化 的过应力测试。 随着工程和科学技术的发展，许多现代产品比过去有更长的寿命和更高的可 靠性。这样，寿命测量和退化测量要比过去花费更多的时间。因此，在正常贮存 条件下观察失效时间甚至是退化测量十分困难。 在这项研究中，从实际工程背景和问题出发，基于具有贮存初始失效的系统 贮存可靠性模型，r ( t ) = p ( t f i t o ) p ( t 0 ) = r r 。( f ) ，r 0 ，应用加速退化试 验，加快参数漂移过程，外推加速失效规律，并结合退化数据和外推的失效数据， 建立系统贮存可靠性理论模型，对系统的贮存可靠性进行预测。 本论文的主要研究目的是发展推断程序来外推系统在正常条件下的贮存可 靠性，该方法利用加速退化数据而不必观察实际失效数据。虽然在加速退化试验 中不需要物理失效，但是通常定义退化过程超过预定的失效判据的首达时间为失 效，以便退化路径与产品可靠性相联系。为了模型化系统随时间的退化，并且傲 日 出失效的推断，我们假设了一个具有漂移屹= fe 。的阿伦纽斯规律的高斯过程来 模型化在一个加速退化试验中带有失效数据的退化。 关铡! 词：贮存可靠性，寿命测量，退化测量，贮存初始失效，加速退化试验， 参数漂移，高斯过程模型 e s t i m a t i o ns y s t e ms t o r a g er e l i a b i l i t yb y a c c e l e r a t e dp a r a m e t e r d r i f t i n g a b s t r a c t t om e e ti n c r e a s i n gc o m p e t i t i o n ，g e tp r o d u c t st om a r k e ti nt h es h o r t e s t p o s s i b l et i m e , a n d ，s a t i s l yh e i g h t e n e dc u s t o m e re x p e c t a t i o n s ，p r o d u c t sm u s t b em a d em o r er o b u s ta n df e w e rf a i l u r e sm u s tb eo b s e r v e di nas h o r t d e v e l o p m e n tp e r i o d i nt h i sc i r c u m s t a n c e , a s s e s s i n gp r o d u c tr e l i a b i l i t yb a s e d o nd e g r a d a t i o nd a t aa th i g hs t r e s sl e v e l sb e c o m e sn e c e s s a r y t h i sa s s e s s m e n t i sa c c o m p l i s h e dt h r o u g ha c c e l e r a t e dd e g r a d a t i o nt e s t s ( a d t h e s et e s t s i n v o l v eo v e rs t r e s st e s t i n gi nw h i c hi n s t e a do fl i f ep r o d u c tp e r f o r m a n c ei s m e a s u r e da si td e g r a d e so v e rt i m e w i t ht h ed e v e l o p m e n to fe n g i n e e r i n ga n ds c i e n c et e c h n o l o g y ，m a n y m o d e mp r o d u c t sh a v el o n g e rl i f e t i m e sa n dg r e a t e rr e l i a b i l i t yt h a nt h o s ei n t h ep a s t t h u s , l i f e t i m em e a s u r e m e n t sa n dd e g r a d a t i o nm e a s u r e m e n t st a k e m u c hm o r et i m et h a nt h e yu s e dt o i ti st h e r e f o r ed i f f i c u l tt oo b s e r v ef a i l u r e t i m e s ，o re v e nd e g r a d a t i o nm e a s u r e m e n t s ，u n d e rn o r m a ls t o r a g ec o n d i t i o n s i nt h i sr e s e a r c h ，s t a r t i n gf r o mt h ep r a c t i c a lb a c k g r o u n d sa n dp r o b l e m so f e n g i n e e r i n g ，b a s e do nt h es y s t e ms t o r a g er e l i a b i l i t ym o d e l w i t hs t o r a g ei n i t i a l f a i l u r e , r ( t ) = p ( t 2 t i t 0 ) p 口 0 ) = r 尼( f ) ，t 0 ，w e e s t a b l i s h a l l a c a d e m i cs y s t e ms t o r a g er e l i a b i l i t ym o d e li n c o r p o r a t i n gt h ed e g r a d a t i o nd a t e a n dt h ef a i l u r ed a t ee x t r a p o l a t e db ya c c e l e r a t e df a i l u r el a w sf r o ma c c e l e r a t e d d e g r a d m i o nt e s t ( a d t ) w h i c hq u i c k e nt h ep r o c e s so fp a r a m e t e rd r i r i n gt o e s t i m a t et h es y s t e ms t o r a g er e l i a b i l i t y t h ep r i m a r yo b j e c t i v ef o rt h i sr e s e a r c hi st od e v e l o pt h ei n f e r e n c e p r o c e d u r e sf o re x t r a p o l a t i o nt h es t o r a g er e l i a b i l i t y o fs y s t e mi nn o r m a l c o n d i t i o n sb a s e do na d td a t aw i t h o u tt h en e e do fo b s e r v i n ga c t u a lf a i l u r e s a l t h o u g hp h y s i e a lf a i l u r e sa r en o tn e e d e di na d t ，o n eu s u a l l yd e f i n e sf a i l u r e a st h ef i r s tt i m ew h e nt h ed e g r a d a t i o np r o c e s se x c e e d sap r e - s p e c i f i e d t h r e s h o l d ，s ot h a tt h ed e g r a d a t i o np a t hc a nb ec o r r e l a t e dt op m d u c tr e l i a b i l i t y i no m e rt om o d e ls u c hd e g r a d a t i o no v e rt i m ea n dm a k ei n f e r e n c ea b o u tt h e f a i l u r e , w ea s s u m eat h ea r r h e n i u sl a wg a u s s i a np r o c e s sm o d e lw i t hd r i f t 旦 一 v l = fe f o rd e g r a d a t i o nc o m b i n e dw i t hf a i l u r ed a t ai na l la c c e l e r a t e d d e g r a d a t i o nt e s t i n g k e yw o r d s ：s t o r a g er e l i a b i l i t y , l i f e t i m em e a s u r e m e n t ，d e g r a d a t i o nm e a s u r e m e n t , s t o r a g ei n i t i a lf a i l u r e ，a d t , p a r a m e t e rd r i f t i n g ，g a u s s i a np r o c e s sm o d e l ，a r r h e n i u s 附：学位论文原创性声明和关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究在做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名璺垒堑 日 期： ! ! 盟主坦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论丈被查阅和借阅；本人授权贵州大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印， 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名 导师签名：婢日期：垫霉地 t h e s i so f m a s t e rd e g r e e p r e f a c e p r e f a c e t h es o c a l l e ds t o r a g er e l i a b i l i t yr e f e r st ot h ea b i l i t yt ok e e pt h ed e f i n e df u n c t i o n u n c h a n g e a b l eu n d e rt h ed e f i n e ds t o r a g ec o n d i t i o na n dd e f i n e ds t o r a g ed u r a t i o n s t o r a g e r e l i a b i l i t yi sa l la r e aw h e r ef u r t h e rr e s e a r c hi sn e e d e db e c a u s eo f t h el a c ko f c o l l e c t e dd a t a a n dm e t h o d o l o g i e so f m a k i n gd a t aa n a l y s i s m a n yh i g h t e c h n o l o g i c a lp r o d u c t se s p e c i a l l y t h e i rc o m p o n e n t sa r es u b j e c t e dt oal o n gp e r i o do f s t o r a g eb e f o r et h e ya r ep u ti n t ou s e a ni m p o r t a n tp r o b l e mi np r a c t i c ei st h ea n a l y s i so fr e l i a b i l i t yf o rp r o d u c t si nu s ea f t e ra c e r t a i na m o u n to f s t o r a g et i m e s t o r a g ei sa ne s s e n t i a lp a r to f t h el i f ec y c l ef o re m e r g e n c y a l a r m s ，s t a n d b yp o w e rg e n e r a t o r sa n dm a n yo t h e rs a f e t y - c r i t i c a ls y s t e m s t h eo p e r a t i o n t i m eo f s u c hs y s t e m si su s u a l l yv e r ys h o r tc o m p a r e dw i t ht h et i m ei ns t o r a g e ，a n dt h eu s e o f t h e mu s u a l l ym e a n st h eo c c u l t e n c eo fs o m ee m e r g e n te v e n t st h a tp e o p l eh a v ee f f o r t s t o a v o i d m a n ys y s t e m so rp i e c e so fe q u i p m e n td e g r a d eo v e rt i m eb e f o r et h e yf a i l l e v e l so f d e g r a d a t i o no f t e nc a nb eo b s e r v e d d u r i n gt e s t i n g ，a n di na d d i t i o nt oo b s e r v e df a i l u r e t i m e s ，t h e s ed e g r a d a t i o nv a l u e sp r o v i d ev a l u a b l ei n f o r m a t i o nt h a ts h o u l dn o tb ei g n o r e d o ft r e a t e ds i m p l ya sc e n s o r e do b s e r v a t i o n si nm a k i n gi n f e r e n c e sa b o u ts y s t e mf a i l u r e f u r t h e r ，h i g h l yr e l i a b l ei t e m sr e q u i r el o n gt e s tp e r i o d st oy i e l dm e a n i n g f u lf a i l u r eo r d e g r a d a t i o nd a t ai nt h e i ru s u a lo p e r a t i n ge n v i r o n m e n t , a n da c c e l e r a t e dt e s t i n gm u s tb e p e r f o r m e di no r d e rt oo b t a i nu s e f u li n f o r m a t i o ni nar e a s o n a b l et i m ef l a m e t h e r e f o r e ， a d tb e c o m e sv e r yp o p u l a rt oe s t i m a t er e l i a b i l i t yo f h i g ht e c h n i c a lp r o d u c t s d u r i n gt h es t u d y i n gy e a r sa sam a s t e rs t u d e n t , ih a v el e a r n ts om u c hf r o mm y s u p e r v i s o ri nt h ef i e l do fr e l i a b i l i t ye n g i n e e r i n g t h i st h e s i si n t e n d st om a k eac o m p l e t e d e s c r i p t i o no fw h a tw eh a v ed o n es p e c i f i c a l l y o nt h e t h e o r yo fs t o r a g er e l i a b i l i t y ， g a u s s i o np r o c e s sa n da c c e l e r a t e dd e g r a d a t i o nt a s t i n g ( a d t ) t h eo r g a n i z a t i o no f t h et h e s i si s f o l l o w s l n s t i t l l t eo f i n d u s t r i a le c o n o m i c a le n g i n e e r i n g c o l l e g eo f s c i e n c eg m z h o uu n i v e r s i t y t h e s i so f m a s t e rd e g r e e p r e f a c e i nc h a p t e r1 ，t h eb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c ea b o u ts t o r a g er e l i a b i l i t yr e s e a r c h ， a d t sv i r s u so t h e rt e s t i n gm e t h o d s ，s t o r a g er e l i a b i l i t ya n a l y s i s ，a p p l i c a t i o n s ，m a i n c o n t e n t sa n db a s i cf r a m e sa r es h o w e d i nc h a p t e r2 ，ar e v i e wo f t h el i t e r a t u r ei sd i s c u s s e d c h a p t e r3d i s c u s s e st h ep r o b l e ms t a t e m e n t as t o r a g er e l i a b i l i t ym o d e la n da s t o c h a s t i cp r o c e s sm o d e ld e s c r i b i n gt h ed e g r a d a t i o nm e a s u r e m e n t sa r ep r o p o s e d i nc h a p t e r4 ，a l li n f e r e n c ep r o c e d u r e sf o rt h ep a r a m e t e r si ng a u s s i a np r o c e s sm o d e l w i t ha r r h e n i u sa c c e l e r a t e dd r i f ti sp r e s e n t e d b a s e do nt h ep r o p o s e dm e t h o d ，t h es t o r a g er e l i a b i l i t ye s t i m a t i o n ，t h er e s i d u a ll i f e ，a n d t h ep l o o t hp e r c e n t i l eo ft h ef a i l u r ed i s t r i b u t i o no fs y s t e m ，w i t ha l le x a m p l eo fl e d d e g r a d a t i o n ，a r ep r e s e n t e di nc h a p t e r5 f i n a l l y ，t h ec o n c l u s i o n so ft h es t u d ya n ds u g g e s t i o n sf o rf u r t h e rr e s e a r c ha r c p r e s e n t e di nc h a p t e r6 a c k n o w l e d g m e n t 1w o u l dl i k et oe x p r e s sm yg r a t i t u d et oa l lt h o s ew h og a v em et h ep o s s i b i l i t yt o c o m p l e t et h i st h e s i s ia md e e p l yi n d e b t e dt om ys u p e r v i s o rp r o f z h a om i n gw h o s eh e l p ， s t i m u l a t i n gs u g g e s t i o n sa n de n c o u r a g e m e n th e l p e dm ei na l lt h et i m eo fr e s e a r c ha n d s i m p l i f i e dm yt a s ki nc o m p l e t i o no ft h i st h e s i s h i su n d e r s t a n d i n g ，e n c o u r a g i n ga n d p e r s o n a lg u i d a n c eh a v ep r o v i d e dag o o db a s i sf o rt h i sw o r k s p e c i a lt h a n k st op r o f x uf ur o n gf o rh i sw i d ek n o w l e d g ea n de x p e r t i s ea n dh i s i m p o r t a n ts u p p o r tt h r o u g h o u tt h i sw o r k 1w a r m l yt h a n kp r o f y a n gz h e n gh a if o rh i s v a l u a b l ea d v i c ea n df r i e n d l ys u p p o r t d u r i n gt h i sw o r kih a v ec o l l a b o r a t e dw i t hm a n y f r i e n d sa n dc o l l e a g u e sf o rw h o m1h a v eg r e a tr e g a r d ，a n d1w i s ht oe x t e n dm yw a r m e s t t h a n k st oa l lt h o s ew h oh a v eh e l p e dm ew i t hm yw o r ki nt h ed e p a r t m e n to f m a t h e m a t i c s o fc o l l e g eo fs c i e n c eg u iz h o uu n i v e r s i t y 1w o u l dl i k et ot h a n ka l lt h ep e o p l ea tt h e i r l s l i t m eo f i n d u s t r i a le c o n o m i c a le n g i n e c n n g2 c o l l e g eo f s c i e n c eg u i z h o uu n i v e r s i t y t h e s i so fm a s t e rd e g r e e p r e f a c e u n i v e r s i t y 1w o u l dl i k et ot h a n ka i lt h es t a f fa tt h ei n s t i t u t eo fi n d u s t r i a le c o n o m i c a l e n g e e r i n g g r a t e f u lt h a n k st om yf a m i l yf o rb e i n gt h e r ef r o mt h ev e r ys t a r ts t a n d i n gt h e w h o l ew a yt h r o u g hs t o r m sa n ds u n s h i n e w i t h o u tt h e i re n c o u r a g e m e n ta n d u n d e r s t a n d i n g i tw o u l dh a v eb e e ni m p o s s i b l ef o rm et of i n i s ht h i sw o r k x i a o p i n gl e i a p r i l1 8 ，2 0 0 7 c o l l e g eo fs c i e n c e g u i z h o uu n i v e r s i t y i n s t t t t l t eo f i n d u s t r i a le c o n o m i c a le n g i n e e r i n g3 c o l l e g eo f s c i e n c eg u i z h o uu n i v e r s i t y t h e s i so f m a s t e rd e g r e e ! ! 竺坚! ! ! 竺! ! ! ! ! ! ! c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n 1 1b a c k g r o u n d 1 1 1 es o - c a l l e ds t o r a g er e l i a b i l i t yr e f e r st ot h ea b i l i t yt ok e e pt h es e tf u n c t i o n u n c h a n g e a b l eu n d e rt h es e ts t o r a g ec o n d i t i o na n ds e ts t o r a g ed u r a t i o n 【3 9 ，4 0 s t o r a g e m l i a b i l i t yi sa na r e aw h e r ef o r t h e rr e s e a r c hi sn e e d e db e c a u s eo f t h e1 a c ko f c o l l e c t e dd a t a a n dm e t h o d o l o g i e so f m a k i n gd a t aa n a l y s i s m a n yh i g h - t e c h n o l o g i c a lp r o d u c t se s p e c i a l l y t h e i rc o m p o n e n t sa r es u b j e c t e d 幻al o n gp e r i o do fs t o r a g eb e f o r et h e ya r ep u ti n t ou s e a ni m p o r t a n tp r o b l e mi np r a c t i c ei st h ea n a l y s i so f r e l i a b i l i t yf o rp r o d u c t si nu s ea f t e ra c e r t a i na m o u n to f s t o r a g et i m e s t o r a g ei sa l le s s e n t i a lp a r to f t b el i f ec y c l ef o re m e r g e n c y a l a r m s ，s t a n d b yp o w e rg e n e r a t o r sa n dm a n yo t h e rs a f e t y c r i t i c a ls y s t e m s t h eo p e r a t i o n t i m eo f s u c hs y s t e m si su s u a l l yv e r ys h o r tc o m p a r e dw i t ht h et i m ei ns t o r a g e ，a n dt h eu s e o ft h e mu s u a l l ym e a n st h eo c c u r r e n c eo fs o m ee m e r g e n te v e n t st h a tp e o p l eh a v ee f f o r t s t oa v o i d h o w e v e r , t h el o n g e rt i m eas y s t e mi ss t o r e d ，t h el e s sr e l i a b l ei tt e n d st ob ew h e n u s e d u s u a l l y ，w h e nt h em l i a b i l i t yi st o ol o wa f t e rac e r t a i nt i m ei ns t o r a g e ，r e p l a c e m e n t o rm a i n t e n a n c eh a st ob ec a r r i e do u tt om a k es u r et h a tt h es y s t e mi sw o r k i n gw h e n r e q u i r e d i ni n d u s t r i a lp r o d u c t i o n ，a l t h o u g hm a n yc o m p a n i e st r yt oh a v eam i n i m u ms t o r a g e o fb o t i im a t e r i a l sa n dp r o d u c t st ok e e pah i g hp r o d u c t i v i t y i ti sn o tp o s s i b l et oa v o i dt h e s t o r a g ed u et oo v e r - p r o d u c t i o n , d e l a yo f s u p p l i e r s ，w a i t i n gf o rc u s t o m e r s ，e t c t h es t o r a g e r e l i a b i l i t yp r o b l e mi sm o r ei n t e r e s t i n gi nd e f e n s ei n d u s t r yw h e r et h es t o r a g ei st h em o s t c o m m o ns i t u a t i o na n dt h es t o r a g et i m ei so f t e nt h el a r g e s tp o r t i o no f t h et o t a ll i f et i m eo f a m m u n i t i o n ，w e a p o n ，a n do t h e rt h i n g s f o re x a m p l e ，t h es o n o b u o y ，a sm e n t i o n e db y r o o n e y 2 3 “i sa ne x p e n d a b l es e n o rs y s t e ma n dd e s i g n e dt ol o c a t es u b m a r i n e si nt h e o c e a ne n v i r o n m e n t i t ss t o r a g et i m ec a nb ea sl o n g 觞f i v ey e a r s a n dt h eo p e r a t i o n a lt i m e i n s t i t u t eo f i n d u s t r i a le c o n o m i c a le n g 抽e e r t n g4 c o l l e g eo f s c i e n c eg u i z h o uu n i v c r s l v j t h e s bo f m a s t e rd e g r e e ! ! 型璺! ! 竺! 塑塑! c b e 拈l o w f o u r h o u r s ” g e n e r a l l ys p e a k i n g ，t h er e l i a b i l i t yo fs y s t e m sa n dc o m p o n e n t sw h i c ha r ei na d o r m a n ts t a g ei sc o n s i d e r e dt ob ed e c r e a s i n gi ns t o r a g et i m eb e c a u s eo f t h ed e t e r i o r a t i o n o fm a t e r i a l ，d e c r e a s i n gs 仃e n g t ho fo t h e rr e a s o n s t h ed e c r e a s i n gb e h a v i o ro ft h es t o r a g e r e l i a b i l i t yn e e d st ob ei n v e s t i g a t e da n da n a l y s e d t o d a y sm a n u f a c t u r e r sa r ef a c i n gn e wp r e s s u r e st 0d e v e l o ph i g h l ys o p h i s t i c a t e d p r o d u c t st o m a t c h r a p i da d v a n c e s i nt e c h n o l o g y i n t e n s eg l o b a lc o m p e t i t i o na n d i n e r e a s i n gc u s t o m e re x p e c t a t i o n s a sar e s u l tm a n u f a c t u r e r sm u s tp r o d u c ec o m p o n e n t si n r e c o r dt i m e ，w h i 1 e i m p r o v i n gp r o d u c t i v i t y ，r e l i a b i l i t y ，a n do v e r a l lq u a l i t yo ft h e c o m p o n e n t i ti sas i g n i f i c a n tc h a l l e n g et od e s i g n ，d e v e l o p ，t e s t ，a n dm a n u f a c t u r eh i g h l y r e l i a b l ep r o d u c t sw i t h i ns h o r tt u r na r o u n dt i m e sa n dr e m a i nw i t h i nt h es t r i n g e n t c o n d i t i o n s ，i m p o s e db yb o t hi n t e r n a la n de x t e r n a lc i r c u m s t a n c e s 。 e s t i m a t i n gt h et i m e - t o - f a i l u r ed i s t r i b u t i o no rl o n g - t e r mp e r f o r m a n c eo fc o m p o n e n t s o fh i g hr e l i a b i l i t yp r o d u c t si sp a r t i c u l a r l yd i f f i c u l ti ns t o r a g es t a g eb e c a u s et h ef a i l u r e m e c h a n i s m si n v o l v e da r ed i f f e r e n tf r o mt h o s ei na c t i v eu t h i sm a k e st h et e s t i n gb a s e d o na c c e l e r a t e dl i f et e s t i n gd i f f i c u l tt oa p p l y a so t h e rf a i l u r em o d e sw i l lp r o b a b l yb e a c t i v a t e dw h e nt h ee n v i r o n m e n ti sc h a n g e dt o om u c h s t o r a g ed e t e r i o r a t i o ni sa v e r ys l o w p r o c e s s m o s tm o d e mp r o d u c t sa r ed e s i g n e dt oo p e r a t ew i t h o u tf a i l u r ef o rs e v e r a ly e a r s t h u sf e wo fs u c hu n i t sw i l lf a i lo rd e g r a d et 0as i g n i f i c a n ta m o u n ti nat e s to fa n y p r a c t i c a ll e n g t hb a s e do nn o r m a ls t o r a g ec o n d i t i o n s i na d d i t i o nt o ，f o rt h o s en e w l y d e v e l o p e da n dv e r ye x p e n s i v ep r o d u c t s ，v e r yf e wt e s tu n i t sa r ea v a i l a b l et h a tw i l la c t u a l l y r e f l e c tt h el i f ep r o f i l e so ft h e s ec o m p o n e n t s f o rt h e s er e a s o n s ，i nt h i s r e s e a r c h ， a c c e l e r a t e dd e g r a d a t i o nt e s t s ( a d t s ) a r ep u r p o s e d ，p a r t i c u l a r l yt oo b t a i nt i m e l y i n f o r m a t i o no nt h er e l i a b i l i t yo f p r o d u c t s 1 2a d t sv e r s u so t h e r t e s t i n gm e t h o d s