復(fù)雜應(yīng)力條件下基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的性能退化型產(chǎn)品壽命預(yù)測方法.pdf

1、基于性能退化的壽命預(yù)測方法，是解決高可靠、長壽命退化失效產(chǎn)品壽命預(yù)測問題的重要途徑，近年來在可靠性領(lǐng)域備受關(guān)注。隨著科技的發(fā)展，產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)多樣，其失效機(jī)理復(fù)雜、使用環(huán)境多變。這就使得傳統(tǒng)的基于性能退化解析建模的模型驅(qū)動(dòng)方法在應(yīng)用中存在一定的困難，主要體現(xiàn)在：（1）試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取對試驗(yàn)設(shè)備提出了更高的要求。產(chǎn)品使用中同時(shí)受到多種應(yīng)力的影響，在試驗(yàn)過程中，難以對每一種應(yīng)力進(jìn)行嚴(yán)格控制，達(dá)到指定的應(yīng)力水平，因而，所收集到的產(chǎn)品試驗(yàn)數(shù)據(jù)對應(yīng)

2、的環(huán)境應(yīng)力往往是時(shí)變的。傳統(tǒng)的基于恒定應(yīng)力加速、步進(jìn)應(yīng)力加速、序進(jìn)應(yīng)力加速等退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)的解析建模方法，對時(shí)變應(yīng)力加速退化試驗(yàn)產(chǎn)品難以應(yīng)用。（2）解析建模方法對失效機(jī)理復(fù)雜的產(chǎn)品難以適用。產(chǎn)品的性能退化過程由失效機(jī)理決定，失效機(jī)理復(fù)雜時(shí)，基于失效物理的解析建模方法難以實(shí)施。（3）產(chǎn)品實(shí)際使用環(huán)境的時(shí)變性對壽命預(yù)測方法提出了更高的要求。需在現(xiàn)有性能退化理論的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究應(yīng)力的時(shí)變性對性能退化的累積效應(yīng)。
　　鑒于此，本文以復(fù)雜

3、應(yīng)力下的性能退化產(chǎn)品為研究對象，提出了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的壽命預(yù)測方法，為工程實(shí)際中不能通過模型驅(qū)動(dòng)方法來實(shí)現(xiàn)壽命預(yù)測的產(chǎn)品，提供了一種可行途徑。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）復(fù)雜應(yīng)力壽命預(yù)測數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法。通過對傳統(tǒng)性能退化理論介紹，提出了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜應(yīng)力壽命預(yù)測方法，包括四個(gè)步驟：基于數(shù)值微分的退化率確定、基于聚類的復(fù)雜應(yīng)力載荷譜分析、基于概率統(tǒng)計(jì)的應(yīng)力與退化率的分析、基于累積退化的產(chǎn)品剩余壽命預(yù)測。分別具

4、體介紹了這四個(gè)步驟的理論基礎(chǔ)和分析過程。
　?。?）通過鋰離子電池剩余壽命預(yù)測問題實(shí)例，驗(yàn)證方法的有效性。以鋰離子電池為研究對象，通過循環(huán)壽命試驗(yàn)獲得時(shí)變溫度應(yīng)力值和容量退化量值，并用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法對試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出鋰離子電池的剩余電池容量，并進(jìn)行剩余壽命預(yù)測，最后給出了壽命預(yù)測方法有效性驗(yàn)證的交叉驗(yàn)證過程。
　?。?）通過仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法的適用范圍。通過仿真實(shí)驗(yàn)，生成三種復(fù)雜分布下的應(yīng)力值，并且