基于广义强度分布理论的小子样可靠性分析方法研究

Reliability assessment on the products with high reliability and long life is an important problem that desiderated to be solved. The generalized strength distribution theory will be proposed to combine with accelerated test method and performance degradation analysis method. Thus, the small sample reliability assessment method based on generalized strength distribution theory would be founded.. The content of this project consists of three parts. 1)Proposing the novel reliability assessment method of accelerated life test that based on the generalized strength distribution theory; improving the accelerated model that need several stresses and a lot of failure data by constituting the life transfer relationship directly between two stress levels; achieving high level precision reliability assessment with small sample; 2）Proposing the small sample reliability assessment method for the performance degradation analysis; improving the degradation contrail model that need a lot of detect data by constituting the connection model between the distribution of degradation character and lifetime distribution that based on generalized strength distribution theory; achieving high level precision reliability assessment with small sample. 3) Validating and improving the method proposed in this project by the accelerated life test of one kind of infrared locator.. The method in this project will be worth investigation either for the basic reliability assessment theory or the engineering application, and most important for the small sample reliability assessment of products with high reliability and long life.

如何在小子样条件下评估高可靠长寿命产品的可靠性是目前可靠性工程领域亟待解决的重要问题. 本项目拟建立广义强度分布理论，通过与加速试验技术和性能退化数据的可靠性分析方法相互结合, 得到小子样条件下的可靠性分析理论。. 研究内容包含三个方面：1）小子样加速寿命试验可靠性分析方法研究。基于广义强度分布理论，改进需多个应力水平大量失效数据的分析方法，直接建立任意两应力水平下寿命之间的转换关系，在保证评估精度的同时实现小子样条件的可靠性评估; 2)建立性能退化数据的小子样可靠性分析方法。通过广义强度分布理论建立任意两时刻间退化量分布与产品寿命分布关系模型，改进需大量试验数据的退化轨迹模型，实现小子样可靠性评估；3）通过某型号红外探测器加速寿命试验对本项目方法进行试验验证与完善。. 项目研究成果对解决小子样高可靠长寿命产品可靠性评估问题具有一定的理论意义和工程价值。

随着科学技术的不断发展，高可靠长寿命产品在军事、航空航天、电子、通信等领域应用越来越广泛，对传统的可靠性技术提出了新的挑战。在航天领域，高可靠长寿命离子推力器的可靠性，极大地影响着探测器的深空进入能力。在军事领域，高可靠长寿命电子设备的可靠性极大地制约着各种武器装备效能的发挥影响到国家的国防安全。因此，本项目对基于小样本的高可靠长寿命可靠性分析方法展开了基础性研究。完成的研究内容主要包含以下三个方面：1）建立了小子样加速寿命试验可靠性分析方法研究。改进需要多个应力水平大量失效数据的分析方法，在保证评估精度的同时实现小子样条件的可靠性评估; 2)建立了基于性能退化数据的小子样可靠性分析方法。通过广义强度分布理论建立任意两时刻间退化量分布与产品寿命分布的关系模型，改进需要大量试验数据的退化轨迹的建立，满足评估精度要求的同时实现小子样条件下的可靠性评估；3）通过某型号红外探测器加速寿命试验对本项目方法进行试验验证与完善。.本项目研究方法将极大地减少高可靠长寿命关键武器装备的寿命试验时间，目前该方法已经在嫦娥三号、四号着陆器寿命与可靠性评估，以及我国最先进的离子推力器的可靠性评估中得到了初步的应用，取得了很好的效果。该项目的核心损伤等效理论将在近几年为可重复使用航天器和载人航天器的回收后损伤评估与可靠性评估中发挥重要的作用，为实现可重复使用航天器剩余寿命与可靠性的实时监测与评估提供重要的理论基础。此外，这种基于小子样的分析方法理论还在导航滤波领域欠数据与欠观测条件下的未知输入预测问题中发挥重要作用，应用于解决火星着陆过程中面临的欠观测条件下的导航滤波问题。相信这方面研究成果还会在深空探测和无人驾驶自主导航领域得到很好的应用。.目前基于该项目的研究，已经发表论文21篇，其中SCI论文16篇（Q1区论文10篇），并且包含多篇领域内的Top期刊，EI论文5篇，申请国家发明专利5项，培养研究生3名。