加速寿命试验下几何过程模型的威布尔参数统计推断及应用

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在可靠性分析中,加速寿命试验是评估电子产品寿命最常用的方法。该试验是在合乎工程应用实际场景条件及统计假设的基础上,利用与失效规律相关的失效加速模型对超出正常应力水平的加速环境下获得的可靠性信息进行转换,从而得到试件在正常应力水平下可靠性特征的可复现的数值估计的一种试验方法。本文在总结了现有研究的基础上,引入几何过程理论,基于三种截尾(定时、定数、混合)样本,针对寿命具有威布尔分布特点的电子产品设计了恒定应力加速寿命试验,建立不同截尾情形下的几何过程威布尔分布的恒加寿命模型。模型的形状参数是控制函数走势的重要指标之一,通过调整形参取值,可刻画试件的整个生命周期。尺度参数是反映寿命特征的重要变量,是统计推断的重点工作。几何过程理论基于退化系统思想,在可靠性维修领域发展较为完善。其比率系数,可以很好的描述一系列具有趋势性的失效时间数据,是模型的重要参数。研究试件寿命时,构建了极大似然方程,采用牛顿迭代法求近似解,由估计,量的渐近正态性和不变性构造了渐近置信区间,并将参数bootstrap区间与渐近置信区间进行了比较,结果显示,两种区间覆盖率存在非常微小的差异,从参数估计结果层面上证明了本文提出的模型是正确的、有效的;其次,蒙特卡洛数值模拟评估了估计器的有限样本性质,结果表明,估计值与真实值拟合程度较好,该方法的精确度较高;之后,假设检验进一步论证数值模拟的随机数满足几何过程理论,从数值计算层面上证明了模型的合理性;引入两种经典加速模型,通过数学推导经典模型与几何过程理论之间的联系,从理论层面证明几何过程模型是简洁的、有效的;最后,还给出了几何过程理论符合传统加速模型的论证,并通过数值算例比较了几何过程模型与传统的加速失效时间回归模型的性能,结果表明,几何过程理论引入加速试验是合理的,且性能比传统加速模型似乎更优。本文实证部分围绕某型电子产品在两种不同方案下展开讨论,得到的形状参数估计值与实际工程中的经验值十分接近,尺度参数估计和传统加速试验的估计相差也非常微小。
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