CN114595570B - 一种基于裕度的火工品发火可靠性评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于裕度的火工品发火可靠性评估方法,包括以下步骤:S1.预先确定两种备选方案:第一、根据生产方和使用方约定的低点试验样本量确定低点试验刺激量;第二、根据生产方和使用方约定的试验裕度来确定低点试验样本量;S2.通过计量法获取产品的感度均值;S3.根据可靠度指标要求,计算标准差估计允许的最大值σH;S4.选择任意一种备选方案,获取试验方案的相关参数(nL,xL);S5.根据确定的试验方案相关参数(nL,xL)进行发火试验。本发明基于火工品感度分布函数的特性,结合计量法可靠性参数估计的特点,综合利用计数法的试验数据,给出了基于裕度的火工品可靠性评估与验证方法,有效提高了评估的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及火工品可靠性评估,特别是涉及一种基于裕度的火工品发火可靠性评估方法。
背景技术
几十年来,国内外在火工品可靠性评估领域发展了不少方法,主要分为三类:计数法、计量法、计量与计数综合评估方法。计数法试验简单,但样本量大,估值保守,如要评估γ=0.95,R=0.999的产品,在零失效的情况下要进行2996发产品。
这么高的样本量无论是试验周期还是成本,都是难以承受的。工程中对于此高可靠性指标的验证一般是先采用计数法评估到0.99,然后再通过在实际使用中不断积累的方法来判断产品的可靠度。但这样做使用方存在一定的风险,可能会导致没有达到指标要求的产品就投入使用,一旦失效将造成严重的经济和政治影响。计量法由于利用了感度分布模型的相关信息,样本量较小,但分布模型的选择和估值参数的精度对评估结果都有影响。为了综合利用计量与计数法的优势,发展了计量-计数综合评估方法以及最大熵试验方法等。这些方法利用计量法在获得μ和σ的基础上,基于信息量或信息熵的原理,确定低刺激量点进行少量的计数试验验证产品的可靠度指标。现有的计量法给出的均值估计基本都是无偏的,且精度较高,但是标准差的估计是却是有偏的,会对估计参数的精度产生不利影响,从而对火工品评估的准确性产生了不利影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于裕度的火工品发火可靠性评估方法,基于火工品感度分布函数的特性,结合计量法可靠性参数估计的特点,综合利用计数法的试验数据,给出了基于裕度的火工品可靠性评估与验证方法,有效提高了评估的准确性。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种基于裕度的火工品发火可靠性评估方法,包括以下步骤:
S1.预先确定两种备选方案:
第一、根据生产方和使用方约定的低点试验样本量确定低点试验刺激量;
第二、根据生产方和使用方约定的试验裕度来确定低点试验样本量;
S2.通过计量法获取产品的感度均值;
S3.根据可靠度指标要求,计算标准差估计允许的最大值σH;
S4.选择任意一种备选方案,获取试验方案的相关参数(nL,xL);
S5.根据确定的试验方案相关参数(nL,xL)进行发火试验。
进一步地,所述步骤S1的确定过程如下:
S101.对于火工品的可靠性指标要求,给出:工况点xH,置信度γ,可靠度RH;当采用计数法进行可靠性评估时,零失效条件下在工况点进行的计数试验样本量与验证可靠度之间需满足式(1):
其中,nH为按照指标规定应进行的试验样本量;
S102.对同一产品而言,必存在某个低刺激量点,使得在该点的可靠度下限RL满足式(2):
其中:RL为低刺激量点对应的可靠度下限,γ为指标规定的置信度,nL为低刺激量点进行试验的样本量;
S103.联合式(1)和式(2),得到式(3):
则根据式(3)得到:在使用方风险相等的条件下,在工况点进行的大样本计数试验与在低刺激量点进行的计数试验的接受概率是一样的,也就是说在工况点进行的大样本计数试验就转化为了在低刺激量点进行的小样本计数试验;在制定抽样方案时,则有如下两种方案:
第一、根据生产方和使用方约定的低点试验样本量确定低点试验刺激量;
第二、根据双方约定的试验裕度来确定低点试验样本量。
进一步地,步骤S2中所述的计量法包括升降法、兰利法、Neyer-D最优化法中的一种。
进一步地,所述步骤S3包括:
假设火工品的感度分布为正态分布N(μ,σ2),首先计算标准差估计允许的最大值σH,计算原理如下:
由得到:
其中μ为通过计量法得到的感度均值估计。
进一步地,所述步骤S4中,当选择第一种方案时,获取试验方案的相关参数(nL,xL)的过程如下:
设根据生产方和使用方能够承受的试验成本和周期,双方约定低点试验样本量为nL,然后结合式(2)确定RL如式(5)所示:
同样在低试验刺激量点对应的可靠度下限应满足式(6):
则根据式(6),得到低点的试验刺激量xL如式(7)所示:
综合式(4)、(5)和(7),得到在已知可靠度指标、感度均值和低点试验样本量nL的条件下,对应的低试验刺激量点如式(8)所示:
即在低刺激量点xL处试验nL发,如果全发火,就能够验证产品达到了可靠度指标的要求。
进一步地,所述步骤S4中,当选择第二种方案时,获取试验方案的相关参数(nL,xL)的过程如下:
设生产方和使用方约定的试验裕度,在试验裕度系数为k处进行试验,则低刺激量点xL的计算如式(9)所示:
xL=xH/k (9)
根据式(4)和(6)计算低刺激量点对应的可靠度下限RL,则根据式(5)可以获得在低点的试验样本量nL,如式(10)所示:
则综合式(9)和(10),得到在已知可靠度指标、感度均值和试验裕度系数的条件下,对应的低点试验样本量如式(11)所示:
即在刺激量为xL处试验nL发,如果全发火,即能够验证产品达到了可靠度指标。
进一步地,所述步骤S5中,如果在低刺激量xL处试验的nL发产品全部发火,则确定该产品满足指标要求;如果有任意一发不发火,则在排除试验装置、试验误操作及系统误差等因素外,重新进行试验,如果全发火,则依然判断满足产品指标要求,如有一发及以上不发火,则不满足指标要求。
本发明的有益效果是:本发明基于火工品感度分布函数的特性,结合计量法可靠性参数估计的特点,综合利用计数法的试验数据,给出了基于裕度的火工品可靠性评估与验证方法,有效提高了评估的准确性。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案,但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示,一种基于裕度的火工品发火可靠性评估方法,包括以下步骤:
S1.预先确定两种备选方案:
第一、根据生产方和使用方约定的低点试验样本量确定低点试验刺激量;
第二、根据生产方和使用方约定的试验裕度来确定低点试验样本量;
S2.通过计量法获取产品的感度均值;
S3.根据可靠度指标要求,计算标准差估计允许的最大值σH;
S4.选择任意一种备选方案,获取试验方案的相关参数(nL,xL);
S5.根据确定的试验方案相关参数(nL,xL)进行发火试验。
进一步地,所述步骤S1的确定过程如下:
S101.对于火工品的可靠性指标要求,给出:工况点xH,置信度γ,可靠度RH;当采用计数法进行可靠性评估时,零失效条件下在工况点进行的计数试验样本量与验证可靠度之间需满足式(1):
其中,nH为按照指标规定应进行的试验样本量;
S102.根据抽样检验的原理,该抽样方案只考虑了使用方风险,没有考虑生产方风险,对同一产品而言,必存在某个低刺激量点,使得在该点的可靠度下限RL满足式(2):
其中:RL为低刺激量点对应的可靠度下限,γ为指标规定的置信度,nL为低刺激量点进行试验的样本量;
S103.联合式(1)和式(2),得到式(3):
则根据式(3)得到:在使用方风险相等的条件下,在工况点进行的大样本计数试验与在低刺激量点进行的计数试验的接受概率是一样的,也就是说在工况点进行的大样本计数试验就转化为了在低刺激量点进行的小样本计数试验;在制定抽样方案时,则有如下两种方案:
第一、根据生产方和使用方约定的低点试验样本量确定低点试验刺激量;
第二、根据双方约定的试验裕度来确定低点试验样本量。
进一步地,步骤S2中所述的计量法包括升降法(依据GJB 377A-1994感度试验用数理统计方法)、兰利法(依据GJB 377A-1994感度试验用数理统计方法)中的一种。如有产品感度试验的历史信息,同样可以利用。为提高估计的精度,一般要求进行3组感度试验,然后取均值估计的平均值作为计算用均值;
进一步地,所述步骤S3包括:
假设火工品的感度分布为正态分布N(μ,σ2),首先计算标准差估计允许的最大值σH,计算原理如下:
由得到:
其中μ为通过计量法得到的感度均值估计。
进一步地,所述步骤S4中,当选择第一种方案时,获取试验方案的相关参数(nL,xL)的过程如下:
设根据生产方和使用方能够承受的试验成本和周期,双方约定低点试验样本量为nL,然后结合式(2)确定RL如式(5)所示:
同样在低试验刺激量点对应的可靠度下限应满足式(6):
则根据式(6),得到低点的试验刺激量xL如式(7)所示:
综合式(4)、(5)和(7),得到在已知可靠度指标、感度均值和低点试验样本量nL的条件下,对应的低试验刺激量点如式(8)所示:
即在低刺激量点xL处试验nL发,如果全发火,就能够验证产品达到了可靠度指标的要求。
进一步地,所述步骤S4中,当选择第二种方案时,获取试验方案的相关参数(nL,xL)的过程如下:
设生产方和使用方约定的试验裕度,在试验裕度系数为k处进行试验,则低刺激量点xL的计算如式(9)所示:
xL=xH/k (9)
根据式(4)和(6)计算低刺激量点对应的可靠度下限RL,则根据式(5)可以获得在低点的试验样本量nL,如式(10)所示:
则综合式(9)和(10),得到在已知可靠度指标、感度均值和试验裕度系数的条件下,对应的低点试验样本量如式(11)所示:
即在刺激量为xL处试验nL发,如果全发火,即能够验证产品达到了可靠度指标。
在火工品在常用感度分布模型条件下试验刺激量和样本量计算表如下表所示,其中
进一步地,所述步骤S5中,如果在低刺激量xL处试验的nL发产品全部发火,则确定该产品满足指标要求;如果有任意一发不发火,则在排除试验装置、试验误操作及系统误差等因素外,重新进行试验,如果全发火,则依然判断满足产品指标要求,如有一发及以上不发火,则不满足指标要求。
在本申请的实施例中,设某针刺雷管用于各种引信的头部击发机构,该产品的可靠度指标为:γ=0.90,R=0.999。落高为8cm。
(1)本发明提出方法的可靠性评估
根据评估步骤,首先进行3组升降法试验,试验数据见下表:
该产品的感度分布为对数正态分布。基于极大似然估计原理,其参数估计结果见下表(对数均值和对数方差)
升降法参数估计结果
根据3组升降法数据可得均值估计的
平均值计算σH
生产方和使用方约定在低刺激量点进行试验的样本量为22,则低刺激量点为
现场试验时,在6.86cm处试验产品22发,全部发火,判断该产品达到了指标要求。
(2)大样本可靠性评估
同样对该产品进行了大样本试验,每点试验量为200发,两边进行加密试验。试验数据见下表。
大样本试验数据
经拟合优度检验该产品的感度分布为对数正态分布。基于极大似然估计原理对参数进行估计,得到极限百分数的区间估计为:
指标规定的值为8cm,通过大样本计算出的发火上限为6.65cm,可判断该产品达到了指标要求,与小样本方法的评估结果一致。
综上,本发明根据火工品感度分布函数的特性,结合计量法可靠性参数估计的特点,综合利用计数法的试验数据,给出了基于裕度的火工品可靠性评估与验证方法。通过与某针刺雷管的大样本评估结果的对比试验,验证了本方法正确性与合理性,实现了在小样本条件下评估高可靠度指标火工品的目的。
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例,但如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于裕度的火工品发火可靠性评估方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1.预先确定两种备选方案:
第一、根据生产方和使用方约定的低点试验样本量确定低点试验刺激量;
第二、根据生产方和使用方约定的试验裕度来确定低点试验样本量;
S2.通过计量法获取产品的感度均值;
S3.根据可靠度指标要求,计算标准差估计允许的最大值σH;
S4.选择任意一种备选方案,获取试验方案的相关参数(nL,xL);
所述步骤S4中,当选择第一种方案时,获取试验方案的相关参数(nL,xL)的过程如下:
设根据生产方和使用方能够承受的试验成本和周期,双方约定低点试验样本量为nL,然后结合式(2)确定RL如式(5)所示:
同样在低试验刺激量点对应的可靠度下限应满足式(6):
则根据式(6),得到低点的试验刺激量xL如式(7)所示:
综合式(4)、(5)和(7),得到在已知可靠度指标、感度均值和低点试验样本量nL的条件下,对应的低试验刺激量点如式(8)所示:
即在低刺激量点xL处试验nL发,如果全发火,就能够验证产品达到了可靠度指标的要求;
所述步骤S4中,当选择第二种方案时,获取试验方案的相关参数(nL,xL)的过程如下:
设生产方和使用方约定的试验裕度,在试验裕度系数为k处进行试验,则低刺激量点xL的计算如式(9)所示:
xL=xH/k (9)
根据式(4)和(6)计算低刺激量点对应的可靠度下限RL,则根据式(5)可以获得在低点的试验样本量nL,如式(10)所示:
则综合式(9)和(10),得到在已知可靠度指标、感度均值和试验裕度系数的条件下,对应的低点试验样本量如式(11)所示:
即在刺激量为xL处试验nL发,如果全发火,即能够验证产品达到了可靠度指标;
S5.根据确定的试验方案相关参数(nL,xL)进行发火试验。
2.根据权利要求1所述的一种基于裕度的火工品发火可靠性评估方法,其特征在于:所述步骤S1的确定过程如下:
S101.对于火工品的可靠性指标要求,给出:工况点xH,置信度γ,可靠度RH;当采用计数法进行可靠性评估时,零失效条件下在工况点进行的计数试验样本量与验证可靠度之间需满足式(1):
其中,nH为按照指标规定应进行的试验样本量;
S102.对同一产品而言,必存在某个低刺激量点,使得在该点的可靠度下限RL满足式(2):
其中:RL为低刺激量点对应的可靠度下限,γ为指标规定的置信度,nL为低刺激量点进行试验的样本量;
S103.联合式(1)和式(2),得到式(3):
则根据式(3)得到:在使用方风险相等的条件下,在工况点进行的大样本计数试验与在低刺激量点进行的计数试验的接受概率是一样的,也就是说在工况点进行的大样本计数试验就转化为了在低刺激量点进行的小样本计数试验;在制定抽样方案时,则有如下两种方案:
第一、根据生产方和使用方约定的低点试验样本量确定低点试验刺激量;
第二、根据双方约定的试验裕度来确定低点试验样本量。
3.根据权利要求1所述的一种基于裕度的火工品发火可靠性评估方法,其特征在于:步骤S2中所述的计量法包括升降法、兰利法、Neyer-D最优化法中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于裕度的火工品发火可靠性评估方法,其特征在于:所述步骤S3包括:
假设火工品的感度分布为正态分布N(μ,σ2),首先计算标准差估计允许的最大值σH,计算原理如下:
由得到:
其中μ为通过计量法得到的感度均值估计。
5.根据权利要求1所述的一种基于裕度的火工品发火可靠性评估方法,其特征在于:所述步骤S5中,如果在低刺激量xL处试验的nL发产品全部发火,则确定该产品满足指标要求;如果有任意一发不发火,则在排除试验装置、试验误操作及系统误差因素外,重新进行试验,如果全发火,则依然判断满足产品指标要求,如有一发及以上不发火,则不满足指标要求。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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