多应力多退化量加速退化试验优化设计方法

高可靠长寿命产品正常工作中往往受到多种应力的作用，通常有多个性能指标随时间逐渐劣化。多应力多退化量的加速退化试验技术为此类产品的寿命预测提供了高效可行途径。在试验代价约束下，如何设计多应力多退化量的加速退化试验方案使产品的寿命预测最准确是加速退化试验研究的核心问题之一。现有的加速退化试验方案优化设计方法只针对单一应力或单一退化量情况，不能解决多应力多退化量场合复杂方案优化设计难题。针对优化目标函数的解析形式难以推导的情况，本项目将统计仿真方法引入多应力多退化量的加速退化试验方案优化设计，通过基本理论、优化模型与优化方法等方面的深入研究，最终建立基于仿真的多应力多退化量恒定及步进应力加速退化试验方案优化设计方法，并以导弹弹头姿控发动机关键件先导式安全阀为对象对方法进行应用验证。本项目的研究可为多应力多退化量场合产品寿命预测提供优化的试验方案支撑，以最小的试验代价实现最准确的寿命预测。

高可靠长寿命产品正常工作中往往受到多应力的作用，通常有多个性能指标随时间逐渐劣化。多应力多退化量加速退化试验（ADT）技术为此类产品寿命预测提供了高效可行途径。在试验代价约束下，如何设计多应力多退化量ADT方案使产品寿命预测最准确是ADT研究的核心问题之一。现有的ADT方案优化设计方法只针对单一应力或单一退化量情况，不能解决多应力多退化量场合复杂方案优化设计难题。本项目针对多应力多退化量ADT在工程应用中面临的方案优化设计难题，通过采用蒙特卡洛（MC）仿真方法评价试验方案优劣的研究思路，深入研究了多应力多退化量恒定与步进ADT方案优化设计理论与方法，为高可靠长寿命产品寿命预测研究提供关键理论和技术支撑。研究工作主要进展和取得的成果如下：. 1、研究并建立了多应力多退化量ADT方案优化设计基本理论。通过引入MC仿真统计模拟思想，构建加速试验方案优化设计基本流程。研究并建立了先验信息获取方法，建立了最优方案敏感性分析方法。可将试验方案优化设计问题转化为试验数据的建模分析问题，进而从本质上解决复杂ADT试验方案优化设计难题。. 2、提出了多应力多退化量恒定ADT优化设计方法。首先研究了多退化量相关的Copula理论，提出了多维阿基米德Copula构造方法，以及基于伪失效寿命和基于退化量分布的数据分析方法。然后建立优化模型，提出了基于MC仿真及曲面拟合的优化算法，并以O形橡胶密封圈为对象开展了应用验证研究，验证了方法的有效性。. 3、提出了多应力多退化量步进ADT优化设计方法。在试验费用的约束下，以产品分位寿命估计的误差均方根最小为目标，基于累积损伤模型、MC仿真方法、多维曲线拟合方法以及遗传算法，建立方案优化设计方法，最后以橡胶密封圈为对象验证了方法的有效性。. 4、以先导式安全阀为对象开展了应用验证研究。结合先导式安全阀贮存可靠性分析，应用所提出的方法对试验方案进行了优化设计。在此基础上实施了安全阀两应力三退化量ADT试验，并对试验数据进行了统计分析，得出贮存寿命预测结果，验证了多应力多退化量ADT方案优化设计关键技术，建立了完整的工程应用案例。.综上所述，本项目按研究计划进行，没有调整和变动，完成并达到了预期目标。项目的学术成果应用于重要装备和重大设施的寿命预测问题，可望提高其运行可靠性、安全性、可维护性，实现其可靠、安全运行。