一种多应力耦合作用下的电子产品寿命评估方法技术

本发明专利技术提供一种多应力耦合作用下的电子产品寿命评估方法，其步骤如下：1，对各个单一环境应力作用下的电子产品进行寿命仿真，分别仿真各个单一环境应力作用下电子产品的寿命；2，基于灰色关联度的方法进行各个环境应力影响因素灵敏度分析，确定不同应力与失效之间的灵敏度因子；3，建立基于灵敏度因子的非线性累积损伤模型4，根据本发明专利技术中提出的基于灵敏度因子的非线性累积损伤模型对多应力耦合作用下电子产品的寿命进行评估；通过以上步骤，本发明专利技术建立了基于灵敏度因子的非线性累积损伤模型，解决了传统方法在评估多应力下电子产品寿命时无法体现不同应力耦合关系、无法表征不同应力对失效敏感程度的问题。

A life assessment method of electronic products under multi stress coupling

【技术实现步骤摘要】
一种多应力耦合作用下的电子产品寿命评估方法(一)
本专利技术提供了一种多应力耦合作用下的电子产品寿命评估方法，它给出了一种基于灵敏度因子的非线性损伤累积方法来评估多应力耦合作用下的电子产品寿命。本专利技术从损伤的基本定义出发，建立了一种基于灵敏度因子的非线性累积损伤模型，该模型在评估电子产品的耦合寿命时既考虑了不同应力之间的耦合关系，又通过引入灵敏度因子参数表征不同应力对失效的贡献程度，属于基于失效物理的可靠性评估
(二)
技术介绍
随着科学技术、经济贸易的迅速发展，随着人类活动空间愈来愈宽阔、自然资源海洋宇宙开发与利用深入，电子产品在贮存、运输、使用的领域从热带到寒带，从平原到高原，从海洋到太空等处处都有其存在，所遇到的各种自然环境和诱发环境愈来愈多、愈来愈复杂、愈来愈严酷。在二种、三种、四种甚至多种环境因素共同作用下造成的耦合失效问题已成为电子产品失效的主要原因。多应力耦合条件下评估电子产品的寿命，目前应用较多的是竞争失效和线性累积损伤法两种方法。竞争失效是评估多应力条件下电子产品寿命最简单的方法。竞争失效理论认为产品的失效是由一种主失效机理导致的，从而忽略其它次要的失效机理，主失效机理对应的应力即为造成产品失效的主应力。顾名思义，在竞争失效理论中，产品的寿命是由主应力决定的，而与其它应力无关。这种方法在评估多应力下产品寿命时只需要确定产品的主失效机理，从而将多应力下的寿命预计转化为单应力(主应力)寿命预计问题，数学表达式如下：ζ＝min{ζ1,ζ2,...,ζn}(1)式中:ζ为多应力耦合作用下产品的寿命；ζn为第n个应力单独作用下产品的寿命；这种方法虽然简单、方便，但是在实际的工程使用中仍存在较大的局限性。因为在实际工程应用中，很多情况下产品的失效是由多种应力共同造成的，并没有特别明显的主应力，或者同时存在多个主应力，此时竞争失效原理就不再适用。线性累积伤法可以有效的弥补竞争失效的局限性。线性累积损伤法是在线性累积损伤理论上提出来的，该理论假定损伤是线性累积的。该理论下，产品的耦合寿命与单应力作用的寿命有如下关系：由上式可知，只要知道每个应力单独作用下的寿命，就可以通过式(2)很方便的计算出多应力耦合作用下产品的寿命。由于其计算简单，精度高于竞争失效的方法，因此是目前多应力耦合作用下寿命评估的主要方法。然而在实际工程中，多应力条件下，各应力之间是有相互耦合作用的，在导致同一个失效模式时，总的损伤并不是各应力单独作用时损伤的线性叠加，而是存在一定的耦合关系。现有的方法无论是竞争失效原理还是线性叠加原理都无法考虑不同应力之间的耦合关系，也无法考虑不同应力对失效的敏感程度，这种局限性已无法满足多应力耦合作用下电子产品的寿命评估需求。(三)
技术实现思路
1、专利技术的目的现有多应力耦合作用下的电子产品寿命评估主要采用线性累积损伤方法。该方法虽然计算简单，但是无法考虑不同应力之间的相互耦合作用，使得该方法的准确性受到了影响。同时产品在实际失效过程中，往往对不同应力之间的敏感程度是不同的，线性累积损伤也无法将不同应力的敏感程度体现出来。这两个局限性影响了该方法在评估产品耦合寿命时的准确程度。针对上述问题，本专利技术给出了一种多应力耦合作用下的电子产品寿命评估方法，该方法提出一种非线性叠加原理来阐述不同应力之间的耦合关系，同时通过引入灵敏度因子这一参数来表征不同应力对失效的贡献程度。该方法在评估多应力耦合作用下产品的寿命时，既能够考虑到不同应力之间的耦合关系，又能够体现不同应力对失效的敏感程度，是一种更科学、合理的方法，旨在为多应力耦合作用下电子产品的寿命评估提供理论和实践的指导。2、专利技术的技术方案本专利技术提出了一种多应力耦合作用下的电子产品寿命评估方法，它是一种基于灵敏度因子的非线性累积损伤方法来评估多应力耦合作用下的电子产品的寿命。通过非线性的累积损伤方法将不同应力之间的耦合关系表示出来，同时引入灵敏度因子这一参数来表征不同应力对失效的敏感程度，有效的解决了传统线性叠加原理无法体现应力耦合关系、无法表征应力对失效的敏感程度这一局限性。相较于传统的线性叠加方法，本专利技术主要包括以下两个创新点：(1)提出了一种非线性累积损伤模型对耦合应力下电子产品的寿命进行评估；该模型可以有效的阐述不同应力之间的耦合关系，解决了传统线性叠加模型无法考虑不同应力耦合关系这一局限；(2)在非线性损伤累积模型中引入灵敏度因子参数来表征不同应力对失效的敏感程度，在进行耦合寿命评估时解决了传统线性叠加模型无法考虑不同应力对失效的敏感程度这一局限；本专利技术的技术方案：首先对各个单一环境应力进行寿命仿真，分别仿真各个单一应力作用下电子产品的寿命；然后基于灰色关联度的方法进行各个环境应力影响因素灵敏度分析，确定不同应力与失效之间的灵敏度因子；其次提出一种非线性累积损伤模型对不同应力造成的失效进行耦合，同时根据灵敏度因子对模型进行适当修正；产品最后将各个单一应力下的寿命结果输入到模型中，从而评估多应力耦合作用下电子产品的寿命，技术方案流程图如图1所示。本专利技术提出一种多应力耦合作用下的电子产品寿命评估方法，其步骤如下，其中步骤1和步骤2为现有方法，目前在工程中已有应用，步骤3和步骤4是本专利技术提出的创新方法，是针对传统方法局限性的改进。本专利技术一种多应力耦合作用下的电子产品寿命评估方法，其步骤如下：步骤1，对各个单一环境应力作用下的电子产品进行寿命仿真，分别仿真各个单一环境应力作用下电子产品的寿命；步骤101，进行单一环境应力作用下电子产品的实际工作应力仿真分析；步骤102，根据应力仿真分析结果进行电子产品的寿命仿真；步骤2，基于灰色关联度的方法进行各个环境应力影响因素灵敏度分析，确定不同应力与失效之间的灵敏度因子，其详细步骤如下：步骤201，收集各个环境应力与对应历史时期的应力故障数据；步骤202，基于灰色关联度的方法计算各应力与失效之间的关联度，确定各应力与失效之间的灵敏度因子；步骤3，建立基于灵敏度因子的非线性累积损伤模型，其详细步骤如下：步骤301，从损伤定义出发，建立非线性累积损伤模型，表明不同应力造成损伤之间的耦合关系；通过推导，本专利技术建立的非线性累积损伤模型如下式：式中:ζ为多应力耦合作用下产品的寿命；ζn为第n个应力单独作用下产品的寿命；步骤302，根据灵敏度因子对非线性累积损伤模型进行修正，来表征不同应力对失效的贡献程度不同；本专利技术最终建立的基于灵敏度因子的非线性累积损伤模型如下式：式中αi表示第i种应力的灵敏度因子，其物理含义为在多种关键应力综合作用下，第i种应力对失效的贡献程度；步骤4，根据本专利技术中提出的基于灵敏度因子的非线性累积损伤模型对多应力耦合作用下电子产品的寿命进行评估，其详细步骤如下：步骤401，由步骤1和步骤2确定基于灵敏度因子的非线性累积损伤模型中的未知参数ζn和αn；步骤402，确定参数ζn和αn的值后，根据等式(4)进行多应力耦合作用下电子产品的寿命评估；通过以上步骤，建立了基于灵敏度因子的非线性累积损伤模型，通过该模型可以对多应力耦合作用下的电子产品进行寿命评估；在基于本专利技术给出的模型进行耦合应力下电子产品的寿命评估时，既可以考虑不同应力之间的耦合关系，又可以考虑不同应力对失效的敏感程度，解决了传统方法在评本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多应力耦合作用下的电子产品寿命评估方法，其特征在于：其步骤如下：步骤1，对各个单一环境应力作用下的电子产品进行寿命仿真，分别仿真各个单一环境应力作用下电子产品的寿命；步骤101，进行单一环境应力作用下电子产品的实际工作应力仿真分析；步骤102，根据应力仿真分析结果进行电子产品的寿命仿真；步骤2，基于灰色关联度的方法进行各个环境应力影响因素灵敏度分析，确定不同应力与失效之间的灵敏度因子，其详细步骤如下：步骤201，收集各个环境应力与对应历史时期的应力故障数据；步骤202，基于灰色关联度的方法计算各应力与失效之间的关联度，确定各应力与失效之间的灵敏度因子；步骤3，建立基于灵敏度因子的非线性累积损伤模型，其详细步骤如下：步骤301，从损伤定义出发，建立非线性累积损伤模型，表明不同应力造成损伤之间的耦合关系；通过推导，本专利技术建立的非线性累积损伤模型如下式：

【技术特征摘要】
1.一种多应力耦合作用下的电子产品寿命评估方法，其特征在于：其步骤如下：步骤1，对各个单一环境应力作用下的电子产品进行寿命仿真，分别仿真各个单一环境应力作用下电子产品的寿命；步骤101，进行单一环境应力作用下电子产品的实际工作应力仿真分析；步骤102，根据应力仿真分析结果进行电子产品的寿命仿真；步骤2，基于灰色关联度的方法进行各个环境应力影响因素灵敏度分析，确定不同应力与失效之间的灵敏度因子，其详细步骤如下：步骤201，收集各个环境应力与对应历史时期的应力故障数据；步骤202，基于灰色关联度的方法计算各应力与失效之间的关联度，确定各应力与失效之间的灵敏度因子；步骤3，建立基于灵敏度因子的非线性累积损伤模型，其详细步骤如下：步骤301，从损伤定义出发，建立非线性累积损伤模型，表明不同应力造成损伤之间的耦合关系；通过推导，本发明建立的非线性累积损伤模型如下式：式中:ζ为多应力耦合作用下产品的寿命；ζn为第n个应力单独作用下产品的寿命；步骤302，根据灵敏度因子对非线性累积损伤模型进行修正，来表征不同应力对失效的贡献程度不同；本发明最终建立的基于灵敏度因子的非线性累积损伤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昭凤，
申请(专利权)人：北京华安中泰检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11