本發(fā)明涉及電子產(chǎn)品的可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)，具體涉及一種全尺寸試驗(yàn)系統(tǒng)電子產(chǎn)品的熱振綜合激勵(lì)強(qiáng)化試驗(yàn)剖面設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、全尺寸強(qiáng)度試驗(yàn)系統(tǒng)用于測(cè)試和評(píng)估飛機(jī)結(jié)構(gòu)在真實(shí)工作條件下的強(qiáng)度和耐久性。它是航空領(lǐng)域確保飛機(jī)結(jié)構(gòu)安全性和可靠性的關(guān)鍵設(shè)備。通過(guò)模擬實(shí)際飛行環(huán)境中的各種載荷條件，全尺寸強(qiáng)度試驗(yàn)可以識(shí)別并驗(yàn)證飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的潛在問(wèn)題。

2、全尺寸強(qiáng)度試驗(yàn)系統(tǒng)通常由多個(gè)復(fù)雜的機(jī)械、電氣和液壓元件組成，這些元件的可靠性直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。開(kāi)展熱振綜合激勵(lì)下的可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)，分析和預(yù)測(cè)環(huán)境對(duì)全尺寸試驗(yàn)系統(tǒng)電子產(chǎn)品的影響，識(shí)別典型缺陷故障，最終提高其功能的可靠性。

3、目前傳統(tǒng)的熱振綜合激勵(lì)強(qiáng)化試驗(yàn)大多根據(jù)國(guó)軍標(biāo)這些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定剖面相關(guān)參數(shù)，然而傳統(tǒng)方法存在針對(duì)性不強(qiáng)，未考慮具體失效機(jī)理問(wèn)題；也有部分學(xué)者針對(duì)熱振激勵(lì)下的電子產(chǎn)品失效機(jī)理展開(kāi)了研究，但是并沒(méi)有將其與熱振綜合激勵(lì)下的強(qiáng)化試驗(yàn)剖面設(shè)計(jì)相結(jié)合，從而導(dǎo)致強(qiáng)化試驗(yàn)剖面參數(shù)設(shè)計(jì)存在依據(jù)不夠明確、取值沒(méi)有針對(duì)性的問(wèn)題。

4、因此，需要提供一種全尺寸試驗(yàn)系統(tǒng)電子產(chǎn)品的熱振綜合激勵(lì)強(qiáng)化試驗(yàn)剖面設(shè)計(jì)方法以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有全尺寸試驗(yàn)系統(tǒng)電子產(chǎn)品熱振綜合激勵(lì)強(qiáng)化試驗(yàn)中存在剖面要素與失效機(jī)理對(duì)應(yīng)不明確的問(wèn)題，本發(fā)明基于傳統(tǒng)的剖面設(shè)計(jì)方法和熱振激勵(lì)失效機(jī)理，提供一種全尺寸試驗(yàn)系統(tǒng)電子產(chǎn)品的熱振綜合激勵(lì)強(qiáng)化試驗(yàn)剖面設(shè)計(jì)方法。

2、本發(fā)明的一種全尺寸試驗(yàn)系統(tǒng)電子產(chǎn)品的熱振綜合激勵(lì)強(qiáng)化試驗(yàn)剖面設(shè)計(jì)方法采用如下技術(shù)方案，包括：

3、根據(jù)全尺寸試驗(yàn)系統(tǒng)電子產(chǎn)品的工作原理以及故障樹(shù)分析，獲取電子產(chǎn)品發(fā)生故障的目標(biāo)內(nèi)部模塊；

4、為全尺寸試驗(yàn)系統(tǒng)電子產(chǎn)品施加單周期的溫度循環(huán)激勵(lì)，并進(jìn)行熱仿真分析得到目標(biāo)內(nèi)部模塊的溫度分布場(chǎng)，根據(jù)溫度循環(huán)激勵(lì)中預(yù)設(shè)的溫度變化率獲取溫度變化范圍，根據(jù)溫度變化范圍以及目標(biāo)內(nèi)部模塊的極限工作溫度范圍，獲取目標(biāo)內(nèi)部模塊進(jìn)行溫度循環(huán)時(shí)的端點(diǎn)溫度；

5、根據(jù)目標(biāo)內(nèi)部模塊中每個(gè)元器件的組分質(zhì)量、組分的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)以及有效面積，獲取每個(gè)元器件的溫度遲滯系數(shù)，將最大溫度遲滯系數(shù)對(duì)應(yīng)的元器件的自身溫度變化率滿足預(yù)設(shè)的溫度變化率時(shí)的時(shí)間作為溫度穩(wěn)定時(shí)間，根據(jù)溫度穩(wěn)定時(shí)間和測(cè)試所需時(shí)間獲取端點(diǎn)溫度的保溫時(shí)間；

6、基于溫度分布場(chǎng)對(duì)目標(biāo)內(nèi)部模塊進(jìn)行熱應(yīng)力仿真分析得到目標(biāo)內(nèi)部模塊在單周期的溫度循環(huán)激勵(lì)下的剪切應(yīng)變范圍以及熱應(yīng)力；根據(jù)目標(biāo)內(nèi)部模塊的剪切應(yīng)變范圍、疲勞常數(shù)、疲勞延性指數(shù)獲取目標(biāo)內(nèi)部模塊在溫度循環(huán)激勵(lì)下的熱損傷值；

7、將熱應(yīng)力仿真分析得到的熱應(yīng)力作為預(yù)應(yīng)力對(duì)全尺寸試驗(yàn)系統(tǒng)電子產(chǎn)品進(jìn)行模態(tài)分析，在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上施加振動(dòng)激勵(lì)，并進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)仿真分析得到三個(gè)von-mises應(yīng)力；根據(jù)三個(gè)von-mises應(yīng)力并結(jié)合miner累積損傷理論獲取在振動(dòng)激勵(lì)下的目標(biāo)內(nèi)部模塊的振動(dòng)損傷值；

8、根據(jù)振動(dòng)損傷值和熱損傷值獲取累積損傷，將累積損傷值大于或者等于預(yù)設(shè)的累積損傷值閾值時(shí)的振動(dòng)應(yīng)力作為振動(dòng)終止應(yīng)力，將振動(dòng)終止應(yīng)力的50%作為振動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)力；將振動(dòng)終止應(yīng)力與振動(dòng)起始應(yīng)力的應(yīng)力差值按循環(huán)次數(shù)等分得到振動(dòng)應(yīng)力階躍；

9、將振動(dòng)終止應(yīng)力、振動(dòng)起始應(yīng)力、振動(dòng)應(yīng)力階躍、穩(wěn)定溫度、端點(diǎn)溫度以及端點(diǎn)溫度的保溫時(shí)間作為熱振綜合激勵(lì)強(qiáng)化試驗(yàn)剖面設(shè)計(jì)參數(shù)。

10、優(yōu)選地，獲取目標(biāo)內(nèi)部模塊在溫度循環(huán)激勵(lì)下的熱損傷值的步驟為：

11、根據(jù)剪切應(yīng)變范圍、疲勞常數(shù)、疲勞延性指數(shù)獲取目標(biāo)內(nèi)部模塊的失效時(shí)間；

12、將失效時(shí)間的倒數(shù)作為目標(biāo)內(nèi)部模塊在熱振綜合激勵(lì)下的熱損傷值。

13、優(yōu)選地，熱損傷值的表達(dá)式為：

14、

15、式中，為目標(biāo)內(nèi)部模塊在熱振綜合激勵(lì)下的熱損傷值；為目標(biāo)內(nèi)部模塊的失效時(shí)間，即目標(biāo)內(nèi)部模塊在熱振綜合激勵(lì)下的壽命；為目標(biāo)內(nèi)部模塊在單周期的溫度循環(huán)激勵(lì)下的剪切應(yīng)變范圍；為目標(biāo)內(nèi)部模塊材料的疲勞常數(shù)；為目標(biāo)內(nèi)部模塊材料的疲勞延性指數(shù)。

16、優(yōu)選地，疲勞延性指數(shù)的表達(dá)式為：

17、

18、式中，為疲勞延性指數(shù)；為溫度循環(huán)激勵(lì)的平均溫度；為循環(huán)頻率，即目標(biāo)內(nèi)部模塊一天內(nèi)進(jìn)行的循環(huán)次數(shù)。

19、優(yōu)選地，獲取在振動(dòng)激勵(lì)下的目標(biāo)內(nèi)部模塊的振動(dòng)損傷值的步驟為：

20、

21、式中，為目標(biāo)內(nèi)部模塊的振動(dòng)損傷值；為目標(biāo)內(nèi)部模塊的引腳在第一個(gè)von-mises應(yīng)力1σ下的累積損傷壽命；為目標(biāo)內(nèi)部模塊的引腳在第二個(gè)von-mises應(yīng)力2σ下的累積損傷壽命；為目標(biāo)內(nèi)部模塊的引腳在第三個(gè)von-mises應(yīng)力3σ下的累積損傷壽命；為目標(biāo)內(nèi)部模塊的引腳在第一個(gè)von-mises應(yīng)力1σ下的隨機(jī)振動(dòng)循環(huán)次數(shù)；為目標(biāo)內(nèi)部模塊的引腳在第二個(gè)von-mises應(yīng)力2σ下的隨機(jī)振動(dòng)循環(huán)次數(shù)；為目標(biāo)內(nèi)部模塊的引腳在第三個(gè)von-mises應(yīng)力3σ下的隨機(jī)振動(dòng)循環(huán)次數(shù)。

22、優(yōu)選地，隨機(jī)振動(dòng)循環(huán)次數(shù)的表達(dá)式為：

23、

24、式中， t表示振動(dòng)加載時(shí)間； f0表示von-mises應(yīng)力的統(tǒng)計(jì)平均頻率，其中， f0等于振動(dòng)響應(yīng)頻率的最大值和最小值求均值。

25、優(yōu)選地，熱損傷值和振動(dòng)損傷值的和值，作為熱振綜合激勵(lì)下目標(biāo)內(nèi)部模塊的累積損傷值。

26、優(yōu)選地，獲取溫度變化范圍的步驟為：

27、

28、式中，為溫度變化范圍； u為預(yù)設(shè)的溫度變化率；e為自然常數(shù)。

29、優(yōu)選地，獲取元器件的溫度遲滯系數(shù)的步驟為：

30、

31、式中， m為元器件的組分質(zhì)量； c為元器件的組分的比熱容； h為元器件的導(dǎo)熱系數(shù)； s為元器件的有效面積。

32、優(yōu)選地，獲取目標(biāo)內(nèi)部模塊進(jìn)行溫度循環(huán)時(shí)的端點(diǎn)溫度的步驟為：

33、若極限工作溫度范圍的上限值和下限值的絕對(duì)值的和值，小于或者等于溫度變化范圍的最小值，則增加施加的溫度循環(huán)激勵(lì)時(shí)的溫度變化率，直至根據(jù)增加后的溫度變化率得到的溫度變化范圍的最小值小于極限工作溫度范圍的上限值和下限值的絕對(duì)值的和值，則將極限工作溫度范圍的上限值和下限值的絕對(duì)值的和值，與溫度變化范圍的最小值作差得到溫度差值，將極限工作溫度范圍的上限值和下限值分別減去溫度差值二等分值，得到目標(biāo)內(nèi)部模塊進(jìn)行溫度循環(huán)時(shí)的最高端點(diǎn)溫度和最低端點(diǎn)溫度。

34、本發(fā)明的有益效果是：

35、通過(guò)獨(dú)立的溫度和振動(dòng)加載測(cè)試，并通過(guò)模擬分析和相關(guān)的失效建模來(lái)確定每個(gè)剖面元素的值。從而使得溫度和振動(dòng)增強(qiáng)測(cè)試能夠同時(shí)進(jìn)行或獨(dú)立進(jìn)行單一應(yīng)力測(cè)試，這極大地降低了測(cè)試不必要的時(shí)間成本，與傳統(tǒng)剖面不同，本發(fā)明的方法在設(shè)計(jì)中考慮了熱模態(tài)的影響，并且在振動(dòng)終止應(yīng)力的分析中考慮了模態(tài)隨溫度的變化，通過(guò)累積損傷值的線性疊加來(lái)預(yù)測(cè)振動(dòng)失效應(yīng)力水平，從而減少了傳統(tǒng)剖面在綜合測(cè)試中對(duì)振動(dòng)終止應(yīng)力判斷的誤差。對(duì)于熱傳遞緩慢的產(chǎn)品，在不改變失效機(jī)制的情況下改變溫度加載形式極大地縮短了測(cè)試時(shí)間，與傳統(tǒng)剖面相比，提高產(chǎn)品剖面的設(shè)計(jì)效率，極大的縮短了測(cè)試時(shí)間。