耐環(huán)境小圓形電連接器接觸可靠性設(shè)計與試驗評價的研究.pdf

1、型號裝備作為一種威懾和防御力量，服役后絕大部分時間處于貯存狀態(tài)。隨著型號可靠性要求的提高，新型型號裝備的設(shè)計貯存壽命已要求達到32年，這對系統(tǒng)中的電連接器等元器件的可靠性水平和配套能力提出了巨大的挑戰(zhàn)。J599系列耐環(huán)境小圓形電連接器與普通電連接器相比，具有更好的耐環(huán)境影響特性及更高的可靠性指標，被廣泛應用在控制、遙測和安全等型號系統(tǒng)中，對裝備系統(tǒng)的可靠性起到了關(guān)鍵的作用。但是我國現(xiàn)階段所生產(chǎn)的J599系列電連接器是按照美軍標MIL-C

2、-38999進行仿制，在貯存和使用過程中，曾出現(xiàn)接觸電阻增大，甚至接觸失效等問題，不能滿足系統(tǒng)提出的32年貯存期的要求，因此，J599系列電連接器面臨著如何實現(xiàn)可靠性的定量設(shè)計，并在短時間內(nèi)完成可靠性驗證的難題。
　　本文以“長期貯存、一次使用”的型號裝備為應用背景，選取J599Ⅲ/26(20)FA35型電連接器作為J599系列電連接器的代表，通過分析貯存剖面中電連接器受到的各種應力及其失效模式，掌握電連接器的失效機理，建立其可靠

3、性統(tǒng)計模型，研究電連接器的結(jié)構(gòu)、尺寸和材料等參數(shù)與其可靠性指標的關(guān)系，建立電連接器可靠性設(shè)計的數(shù)學模型，研究可靠性定量設(shè)計的方法;同時對電連接器恒定應力加速退化試驗進行優(yōu)化設(shè)計，并對試驗方案進行模擬評價，確定最終試驗方案，通過對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，建立電連接器貯存可靠性的快速評價方法，使J599系列電連接器的貯存壽命達到型號裝備提出的長壽命的要求。
　　全文共分為八章，每章的主要內(nèi)容如下:
　　第一章闡述了論文的研究背景和

4、重要意義，介紹了可靠性設(shè)計、加速退化試驗技術(shù)及電連接器的可靠性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及目前存在的問題，最后給出了論文的研究思路和主要內(nèi)容。
　　第二章分析了J599Ⅲ/26(20)FA35型電連接器的結(jié)構(gòu)，所用的材料及各部分的功能，研究了整個貯存剖面中存在的應力種類及對電連接器接觸電阻、絕緣電阻等主要性能參數(shù)的影響，給出了電連接器貯存環(huán)境下的所有失效模式，確定了電連接器最主要的失效模式——接觸失效;最后從微觀角度出發(fā)，研究電連接器在環(huán)

5、境應力作用下性能下降直至失效的原因。
　　第三章根據(jù)電連接器接觸失效的機理，從微觀結(jié)構(gòu)對接觸件的表面狀況進行了分析，利用反應動力學推導出了接觸電阻與結(jié)構(gòu)、材料、表面形貌及接觸壓力之間的關(guān)系，結(jié)合電連接器的壽命分布模型，建立了貯存環(huán)境下電連接器的長壽命設(shè)計模型，最后給出了模型參數(shù)的確定方法。
　　第四章依據(jù)電連接器的退化模型，對電連接器恒定應力加速退化試驗方案的優(yōu)化設(shè)計方法進行了研究，建立了恒加退化試驗優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型，并從

6、精度和穩(wěn)健性兩個方面評價了傳統(tǒng)恒加退化試驗方案和兩應力不等分配優(yōu)化恒加退化試驗方案，并給出了恒加退化試驗的調(diào)整試驗方案，最后結(jié)合實際條件確定了改動后的加速退化調(diào)整試驗方案并進行了方案的穩(wěn)健性分析。
　　第五章以正常應力水平下電連接器的對數(shù)壽命中位數(shù)估計值漸近方差的大小作為衡量的依據(jù)，通過蒙特卡洛模擬得到仿真試驗數(shù)據(jù)，利用極大似然法從估計精度和穩(wěn)健性兩方面對電連接器恒定應力加速退化試驗方案進行了模擬評價，結(jié)果表明，改動后的加速退化調(diào)

7、整試驗方案可行，從而驗證了電連接器恒定應力加速退化試驗方案優(yōu)化設(shè)計理論的正確性。
　　第六章對產(chǎn)品的試驗數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析，給出了退化模型參數(shù)的極大似然估計值，定量評估了貯存環(huán)境下電連接器的可靠壽命與可靠度，并將Bootstrap方法引入到試驗數(shù)據(jù)的置信區(qū)間估計中，通過采用糾偏的Bootstrap方法，得出了不同置信水平下，電連接器對數(shù)壽命中位數(shù)的置信區(qū)間，最后對糾偏的Bootstrap置信區(qū)間估計法進行了模擬評估。評估結(jié)果表明經(jīng)

8、可靠性定量設(shè)計后的電連接器能夠滿足規(guī)定可靠度下的貯存壽命的要求，驗證了設(shè)計模型的正確性。
　　第七章提出了電連接器的加速退化模型的驗證方法，基于恒定應力加速退化試驗數(shù)據(jù)，利用概率圖和數(shù)值分析法，從退化軌跡模型和加速退化方程兩個方面對加速退化模型進行了檢驗，驗證了該模型的正確性，即能夠較為準確地描述電連接器的退化性能;進一步通過掃描電鏡和能譜分析，對試驗前后的接觸對進行了分析，從微觀層面驗證了失效機理分析的正確性，為從機理層面建立的