基于加速性能退化数据的产品可靠性建模方法研究

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1、国内图书分类号：O213.2密级：公开国际图书分类号：519.2西南交通大学研究生学位论文基于加速性能退化数据的产品可靠性建模方法研究年级2015级姓名王丽梅申请学位级别理学硕士专业统计学指导老师刘赪副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:O213.2U.D.C:519.2SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONRELIABILYMODELINGOFPRODUCTSBASEDONACCELERATEDPERFORMANCEDEGRADATIONDATAGrade:2015Candidate:WangLimeiA

2、cademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:StatisticsSupervisor:AssociateProf.LiuChengMay.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要产品的可靠性指标是产品制定、生产及维修的重要参考信息。产品的主要性能指标在失效前往往是随着时间的推移逐渐衰退，直到这种性能退化的累积超过产品的失效阈值，最终使得产品发生失效。在产品的性能退化过程中包含了大量可信、精确而又与产品寿命息息相关的信息。因此，利用加速退化建模技术评估产品可靠性信息及寿命特征成为当前可靠性工程领域的研究热点。以Wiener过程为代表的随

3、机过程模型，充分考虑了产品在正常工作或试验环境中发生性能退化的随机性，可以较好地描述产品的真实退化过程，成为当前加速退化建模的重要技术手段。本文首先对基于Wiener过程模型的加速退化产品可靠性建模方法进行了研究。讨论了产品由于材料及制作工艺等因素的影响，存在个体差异，且性能加速退化的情况下，带随机效应的Wiener过程的退化建模方法，将Wiener过程的模型参数设定为一个随机变量来描述产品的个体差异性。针对带随机效应的Wiener过程模型如何设定随机性参数的问题，采用基于样品分离估计的方法，为Wiener过程随机性参数的设定提供数值及理论参考依据。并分别讨论了在加速退化试验场合下，设定不同

4、随机参数时，带随机效应的Wiener退化过程的可靠性建模方法。然后，本文以具有两个相关性能退化指标的产品为研究对象，用Copula函数刻画两个性能退化指标之间的相关性，讨论了在正常工作应力下，基于时间尺度变换的Wiener过程的二元退化建模方法。进一步扩展到产品加速退化，且考虑产品间退化差异的情况下，基于带随机效应的二元Wiener过程的退化建模方法。最后，本文采用非参数统计方法-局部线性回归平滑方法，拟合加速退化产品性能指标的平均退化曲线。利用相对加速因子与退化时间的关系，建立各加速应力与最高应力下产品退化数据之间的函数关系，将各加速应力下的退化数据等效折算到最高应力下，进而拟合相对加速因

5、子与应力的关系模型，估计正常应力西南交通大学硕士研究生学位论文第II页下产品的寿命特征，进一步根据这些统计特征估计不同失效分布的参数值，从而评估不同失效类型下产品的可靠性。关键词：加速退化试验;Wiener过程;Copula函数；可靠性西南交通大学硕士研究生学位论文第III页AbstractTheproductreliabilityindexisanimportantreferenceforproductformulation,production,andmaintenance.Themainperformanceindexofaproductisoftengraduallydegraded

6、withtimebeforefailure,untilthecumulativedegradationofthisperformanceexceedsthefailurethresholdoftheproduct,andultimatelycausestheproducttofail.Theprocessofproductdegradationincludesalargeamountofinformationthatisreliable,accurate,andrelevanttotheproduct'slife.Therefore,theuseofaccelerateddegradatio

7、nmodelingtechniquestoevaluateproductreliabilityinformationandlifecharacteristicshasbecomearesearchhotspotinthefieldofreliabilityengineering.Thestochasticprocessmodelrepresentedbytheprocessfullyconsidersther