[发明专利]一种电连接器加速退化试验方案优化方法

权利要求书

1.一种电连接器加速退化试验方案优化方法，其特征在于：步骤一、根据待测电连接器的型号，确定电连接器的失效阀值D、工作寿命t_g、电连接器工作温度区间、电连接器贮存温度区间及待测电连接器的外壳材料；确定最低试验温度T_z和贮存温度T₀，最低试验温度T_z在电连接器工作温度区间内，贮存温度T₀在电连接器贮存温度区间内；查询外壳材料的极限工作温度；以该外壳材料的极限工作温度作为最高试验温度T_m；

确定最终试验的组数S，3≤S≤6；确定加速退化试验的测试间隔f、截尾时间τ、测量次数l和总样本量n，4小时≤f≤24小时，l＝τ/f，n≥3S；

τ的取值范围如式(1)：

步骤二、电连接器接触对的接触电阻值r(t)随试验时间而变化的过程符合非线性维纳过程，r(t)的退化模型如式(2)：

r(t)＝r₀+μB(t)+σW(B(t)) (2)；

在(2)式中：r₀表示电连接器在试验前的接触电阻值；μ为试验的漂移系数；σ为试验的扩散系数；W(B(t))表示均值为0，方差为B(t)的布朗运动；

B(t)＝t^1/3；

式(2)中，μ的表达式如式(3)：

μ＝exp(a+bζ) (3)；

式(3)中，exp(a+bζ)表示e的(a+bζ)次方；

式(2)中，σ的表达式如式(4)：

σ＝exp(γ₀+γ₁ζ) (4)；

式(3)及式(4)中，a，b，γ₀和γ₁为待确定的参数；

式(3)及式(4)中，ζ为试验所施加的归一化应力，表达式如式(5):

式(5)中，x为将试验中施加的应力值；x与试验温度T之间的关系式为x＝1000/(273.15+T)；x_M为最高试验温度T_m对应的应力值；x_M与最高试验温度T_m之间的关系式为x_M＝1000/(273.15+T_m)；x₀为将贮存温度T₀对应的应力值；x₀与贮存温度T₀之间的关系式为x₀＝1000/(273.15+T₀)；

待测电连接器接触对的寿命分布F_ε(t)的表达式如(6)：

F_ε(t)＝Φ(z_p) (6)；

式(6)中，Φ(z_p)为z_p的标准正态分布；

待测电连接器的寿命分布F(t)的表达式如(7)：

F(t)＝1-[1-F_ε(t)]^N (7)；

式(7)中，N为待测电连接器的接触对数量；

由式(7)可得：Φ(z_p)＝F_ε(t)＝1-[1-F(t)]^1/N，令F(t)＝0.5求出Φ(z_p)的大小，进而求得z_p的大小；

电连接器中位寿命的估计值与试验所施加的归一化应力ζ的关系式如式(8)：

步骤三、取m个待检测电连接器进行初步试验，m≥3；初步试验采用试验温度值为T_m，截尾时间为τ的恒定应力加速退化试验；初步试验中对m个待检测电连接器内所有接触对进行l次电阻值测量；得到所有电连接器内各接触对在各次检测中的电阻值r_jκk，r_jκk表示第j个待检测电连接器的第κ个接触对在第k次测量时的接触电阻，j＝1,2,..m，κ＝1,2,…N，k＝1,2,..s；

初步试验的对数似然函数如式(9)所示：

其中，ζ_m＝1；△r_jκk为第j个样品的第κ个接触对第k次测量所得电阻值与第k-1次测量所得电阻值的差值；t_jκk为对第j个样品的第κ个接触对进行第k次电阻值测量的时刻与试验起始时刻的时间差，即k·f；t_jκ(k-1)为对第j个样品的第κ个接触对进行第k-1次电阻值测量的时刻与试验起始时刻的时间差，即(k-1)·f；

通过极大似然估计法求出L取最大值时对应的a,b,γ₀和γ₁；

步骤四、以贮存温度的归一化应力ζ₀下的电连接器中位寿命估计值的方差最小为优化目标，得出优化的目标函数如式(10)；

式(10)中，h'为矩阵h的转置矩阵；Y^-1为矩阵Y的逆矩阵；h的表达式如式11所示，

式(11)中，

式(12)、(13)、(14)及(15)中，w的表达式如式(16)：

式(10)中，Y的表达式如式(17)：

式(17)中，π_i为第i组试验中投入的电连接器数量占总样本量n的百分比；ζ_i为第i组试验所施加的归一化应力；x_i与贮存温度T_i之间的关系式为x_i＝1000/(273.15+T_i)；T_i及π_i均为待优化的试验参数，i＝1,2…,S；

A(ζ_i)的表达式如式(18)：

式(17)中，C_ijκk的表达式如式(19)：

式(19)中，t_ijκk为对第i组试验中第j个样品的第κ个接触对进行第k次测量的电阻的时刻与第i组试验起始时刻的时间差，即k·f；t_ijκ(k-1)为对第i组试验中第j个样品的第κ个接触对进行第k-1次测量的电阻的时刻与第i组试验起始时刻的时间差，即(k-1)·f；因此，将式(19)化简为式(20)：

由于N及n已知，故能够将中的N及n提取出来，得到新的目标函数V_M，提取方式如式(21)

步骤五、以0＝ζ₀<ζ_z<ζ₁<ζ₂<…<ζ_m＝1，为约束条件，通过matlab软件中的fmincon函数进行优化，使得目标函数V_M最小，求出π_i及ζ_i，并根据ζ_i求出S组试验的试验温度T_i，i＝1,2…,S；