3 DCSS—ALT的基本假定及加速因子的定义
3.1 基本假定
假定1各应力水平组合下,样本的寿命数据服从正态分布,其分布函数为:
式中,σij>O为形状参数;μij>O为特征寿命。该假定表明,应力水平组合改变是不会改变寿命分布类型的。假定2各应力水平组合下产品的失效机理不变。正态分布的分布参数约束条件为:
假定3 所有应力水平组合下的失效机理与正常使用条件下的失效机理保持一致,不同应力水平下的寿命特征μij与应力水平(S1i,S2j)满足加速模型:
式中,β0,βl,β2,β3为待估参数;函数ψ1,ψ2,ψ3为已知函数;最后一项表示两个应力之间的交互作用,假如能确定两应力之间在试验中无相互影响,则式(5)最后一项可以去掉。
假定4 Nelson累积失效模型(CEM):样品的残余寿命仅依赖于当时已累积失效部分和当时应力水平,而与累积方式无关。
3.2 加速因子的定义
加速因子反映加速寿命试验中得到的寿命信息与实际使用条件得到的寿命信息之间得折算规律,同时加速因子也是该加速效率仿真实现失效寿命数据折算的关键所在。有关文献中加速寿命试验的加速因子定义为:
定义1 (加速因子)若产品再加速应力水平(组合)Si与正常应力水平(组合)S0下的可靠性寿命分别为ξRi和ξR0,则称:
定义1是目前广泛认同的加速因子定义。它将加速因子定义为可靠寿命之比,揭示了加速因子的本质。从定义1还可以看出,加速因子反映了在两种应力水平(组合)作用下失效过程的相对快慢程度,根据Nelson的累积失效模型,还可以将加速因子对应的应力拓展到任意应力水平(组合)之间。
定义2 (加速因子)若产品在应力水平(组合)Si与Sj分别作用ti与ti的累积失效概率相同,即Fi(ti)=Fj(tj),则称应力水平(组合)Si相对于Sj的加速因子为:
根据累积退化模型与累积失效模型,定义2实际上是将加速因子定义为不同应力水平(组合)下产品达到相同寿命退化累积量的期望时间之比。该定义实际上包含一个试验数据中寿命退化累积等量折算的基本原理,其物理意义比定义1更明确。由于R(t)=1一F(t),所以定义2与定义1在本质上是一致的。式(7)可以变形为:
由此可以看出,如果产品在应力水平(组合)Si作用下试验了时间ti,则在应力水平(组合)Sj作用下达到相同退化累积的等效试验时间tj由式(8)确定,因此式(8)也成为应力水平(组合)试验时间的折算公式。
定义3 根据第3.1节中的假定2,以及由正态分布参数得到的约束条件,仿照定义1和定义2还可以将加速因子定义为:
式中,σ0为正常应力水平(组合)下失效数据的方差;σi为加速应力水平(组合)下失效数据的方差。式(9)反映了任意应力水平(组合)相对于正常应力水平(组合)的加速因子;式(10)则反映了应力水平(组合)Si相对于Sj的加速因子。
4 DCSS—ALT加速效率的数值仿真研究
4.1 加速效率仿真的问题描述
为进一步阐述正态分布下DCSS—ALT的效率问题,在此将利用Monte—Carlo仿真试验进行对比分析。
设产品的寿命T服从正态分布,即:
式中,μ是特征寿命参数。特征寿命与应力水平之间满足加速模型: