加速度计加速退化机理模型建模方法

　　随着科技的快速发展，高可靠长寿命产品在航空航天、船舶工业、电子技术和通讯工程等方面发挥着越来越重要的作用，传统的可靠性寿命试验已经很难准确地给出产品的性能信息，加速退化试验常用来快速激发产品的潜在缺陷，缩短试验时间. 在不改变产品失效机理的前提下，由加速退化试验获得的寿命或性能信息通过合理的外推方法可以得到产品在正常应力下的可靠性或贮存寿命估计[1 -4].

　　工程上，一般在进行加速退化试验之前，需要开展一些先期的摸索试验，以增强加速退化试验方案设计的合理性和有效性，当然这会受到试验样件数量和试验时间的约束，在工程上有时较难以进行. 因此，为了摸清产品在各种应力下的变化规律，若能在充分考虑主机理信息基础上，建立一种相对准确的加速退化机理模型，来指导加速退化试验方案设计，在工程上将显得尤为重要. 通过对国内外相关文献调研可知，加速退化试验方案设计较多没有充分考虑产品试验前的机理信息，针对上述情况，本文给出一种加速度计加速退化机理模型建模方法，为加速度计加速试验方案的合理设计提供科学依据，以保证加速试验结果的可信性.

　　1 加速退化机理模型建立原理

　　加速度计加速退化机理模型建模方法主要由以下 5 个部分组成: ①参数变化主机理分析; ②主机理层试验; ③关键部件仿真; ④参数解析; ⑤系统辨识. 具体建模流程见图 1.

　　详细建模流程如下:

　　1) 通过调研相关资料确定影响产品参数变化的主机理以及相关材料信息.

　　2) 对主机理进行加速退化试验得到主机理参数随温度和时间变化的离散数据.

　　3) 根据产品复杂程度，判断产品参数能否直接通过仿真得到. 若能，则通过仿真得到不同温度和时间下的产品参数值; 若不能，则利用解析物理方法得到关键有限元输出参数和产品参数之间关系，间接得到产品参数值.

　　4) 通过对 Arrhenius 模型研究发现退化模型参数与温度存在一定关系，接着利用系统辨识方法对产品参数进行建模得到产品加速退化机理模型，结束流程.

　　2 退化模型参数与温度关系

　　常见的温度应力加速模型为 Arrhenius 模型，其具体形式如下所示[5]:

　　其中，M 为性能退化参数; t 为退化时间; M/t 为性能参数退化速率; A'为常数; Q 为激活能，eV; K为玻耳兹曼常数; T 为开氏温度.

　　对式( 1) 两边同时取对数可得

　　下面分别给出线性退化模型、指数退化模型和幂函数退化模型时模型参数与温度的表达式.