[发明专利]基于贝叶斯理论的步进应力加速退化试验优化设计方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于贝叶斯理论的步进应力加速退化试验优化设计方法，属于加速退化试验技术领域，用于解决可靠性与系统工程领域的技术问题。

背景技术

随着科技的迅速发展，高可靠、长寿命产品越来越多，例如：航空航天类电子产品、光电产品等，为了评估这些产品的可靠性与寿命，加速寿命试验(Accelerated Life Testing，ALT)和加速退化试验(Accelerated Degradation Testing，ADT)相继发展起来。ALT需要搜集产品的失效数据，但有时由于高可靠产品的特性，难以获得足够的失效数据以满足ALT评估时的需求。ADT是基于产品的物理特性或退化特性，通过在短时间内搜集加速应力下的退化增量来外推评估产品正常条件下的寿命和可靠性。ADT克服了ALT的不足，成为加速试验领域的研究热点。

如何在有限的资源下对ADT进行优化设计，科学合理的安排试验样本、试验时间、性能监测间隔等，以获得更有效的试验数据，进而提高产品可靠性评估精度是ADT的一项重要研究内容。ADT优化设计根据不同原则可分为不同范畴，包括：

1)应力施加方式。主要包括恒定和步进；

虽然对恒定应力加速退化试验(Constant Stress ADT，CSADT)的研究比对步进应力加速退化试验(Step Stress ADT，SSADT)相对成熟，但SSADT具有节省样本和试验时间的优势，因此，近年来，对SSADT的研究也逐步增多。

2)退化模型。主要包括混合效应模型、伽马过程和布朗运动(wiener过程)；

基于这三种模型的ADT优化设计都有学者进行研究。

3)加速应力类型的数量。主要包括单应力和多应力；

应力类型主要包括温度应力、湿度应力、电应力、振动应力等。单应力的ADT优化设计，采用单应力加速模型，例如以温度为加速应力，采用阿伦尼斯模型；多应力的ADT优化设计研究较少，采用多应力加速模型。

4)测量方式。主要包括破坏性测量和非破坏性测量；

测量产品性能参数时，对产品本身是否造成破坏，是ADT优化设计需要考虑的因素之一。非破坏性测量，如电子、光电类产品的性能测量等；破坏性测量，如胶类产品拉伸剪切强度的测量等，不同测量方式，测量次数，样本分配等不同。

5)历史信息。主要分为传统(局部)设计和贝叶斯设计。

对于大多数产品而言，通常都会存在大量的历史信息。比如，相似产品的历史试验数据或实际使用数据；产品自身在ADT之前进行的性能试验、环境试验等。传统(局部)的ADT优化设计是在给定退化模型基础上，通过假定模型参数取值来进行优化。当“假定”的取值与真实值偏差较大时，按照该假定值进行优化设计的试验方案就不能提供最有效的试验数据，往往会出现过试验或欠试验的情况，从而失去了试验“优化设计”的意义。如果基于贝叶斯理论综合利用历史信息进行优化设计，则比假定参数取值进行优化得到的方案可信度要高很多。但是ADT的Bayes优化设计还很少有研究人员涉及。

传统(局部)ADT优化设计已有大量研究：