基于多变量优化的恒定应力加速退化试验设计

刘 根, 王治华, 屈怀远, 李 璐, 刘成瑞

(1. 北京航空航天大学航空科学与工程学院, 北京 100083;2. 北京控制工程研究所研发中心, 北京 100080)

0 引 言

随着科学技术的不断发展,航空航天、工业装备等领域产品高可靠、长寿命的特点日益凸显,加之结构复杂、造价昂贵、研制周期紧迫,难以通过传统的寿命试验获得足够的失效数据,这对以失效数据为分析对象的传统可靠性理论形成了巨大挑战[1]。由于产品的失效大多可以追溯到关键性能指标潜在的性能退化过程,且可通过提升应力水平加快其退化,在较短时间内得到更丰富的寿命信息,因此加速退化试验已普遍应用于长期服役产品的寿命评估和可靠性分析。更进一步地,如何在有限的试样数、试验时间和试验经费等客观约束条件下,通过加速应力水平、试样安排及测试时间等试验要素的优化设计,在确保试验效率与评估精度的前提下,有效降低试验总成本,已成为当前可靠性领域的研究热点。

加速退化试验优化设计主要包括优化目标函数构建以及优化算法实现(确定设计变量,并求解设计变量的最优解)两项关键问题。加速退化建模是目标函数构建的基础,主要包括退化分布模型[2]、累积损伤模型[3]、退化轨道模型[4]和随机过程模型[5-6]等。目前应用最广泛的是基于随机过程的加速退化模型,基于Wiener过程的加速退化模型能够描述多种典型产品的退化过程,且具有良好的计算与分析性质,已成为目前最基本、应用最广泛的加速退化模型之一[7]。……