加速贮存试验是实现装备贮存寿命预测的高效可行技术途径,加速应力下贮存失效机理不变是加速贮存试验结论具备有效性的基本前提。准确表征及辨识加速贮存试验的失效机理变化,对实现装备“合理定寿、科学延寿”具有重要的意义。由于装备失效机理变化过程复杂,传统的加速贮存试验只利用工程经验辨识失效机理的变化,难以从源头上确保失效机理一致性,不能支撑高可靠装备的贮存寿命预测。针对装备加速贮存失效机理变化表征及辨识的工程需求,本文从辨识效果及可行性考虑,选择橡胶元件为研究对象,从失效物理与统计分析出发,系统研究加速贮存试验的失效机理变化特征量提取方法与判决准则构建方法,提出一套加速贮存试验的失效机理变化表征与辨识方法,为橡胶等装备元件加速贮存试验剖面设计及贮存寿命预测提供技术支撑,本文主要研究内容包括:1.基于失效物理的橡胶失效机理变化表征与辨识方法。深入分析橡胶热氧老化失效机理及反应过程,提出描述反应过程的动力学方程,在扩散限制氧化理论基础上研究橡胶密封件失效机理变化特征量的提取方法,进而提出基于失效物理的橡胶元件失效机理变化表征与辨识方法及加速退化模型,为加速贮存试验之前定量分析橡胶元件失效机理的变化提供理论支撑。2.气体在橡胶中扩散的分子动力学模拟方法。针对橡胶失效物理模型中扩散系数在高温下难以试验测定的问题,以计算机模拟为辅助工具讨论扩散系数模拟计算方法,建立气体扩散系数的分子动力学模拟计算流程,详细分析动力学模拟参数对模拟效果的影响,研究气体扩散模拟方法,为橡胶元件失效物理建模提供有效的数据支撑。3.基于统计分析的橡胶失效机理变化表征与辨识方法,为加速贮存试验之后定量分析失效机理的变化提供理论支撑。(1)针对对数正态寿命场合、威布尔寿命场合失效机理变化的情形,依据似然比检验原理,分别研究两种情形下失效机理变化特征量的提取方法。分析失效机理变化与加速模型变化的联系,研究恒定应力、步进应力加速退化试验伪失效寿命数据统计分析方法,建立失效机理变化表征与辨识的判决准则,并通过应用算例验证方法的正确性。(2)针对退化量分布模型、退化轨迹模型下失效机理变化的情形,依据似然比检验原理,分别研究失效机理变化特征量的提取方法。在对数线性模型及非对数线性模型两类加速模型下,研究基于退化量分布与基于退化轨迹的恒定应力、步进应力加速退化试验数据统计分析方法,建立失效机理变化表征与辨识的判决准则,并通过应用算例验证方法的正确性。4.橡胶失效机理变化表征与辨识试验方案的优化设计方法。分析失效机理不变和变化两种情形下加速试验方案优化设计的区别,提出以失效机理变化辨识精度最优为目标优化设计试验方案。依据加速寿命试验及加速退化试验优化设计的基本理论,分别提出试验的优化目标函数、设计变量与约束条件,在恒定应力场合下研究试验方案的优化设计方法,为提高橡胶失效机理变化辨识结果的准确性提供关键技术支撑。5.以某型丁腈密封材料及密封件为对象,将本文研究成果应用于失效机理变化表征与辨识的应用验证研究。依据丁腈橡胶贮存试验要求,设计恒定应力加速贮存试验的基本方案,试验前及试验后分别应用失效物理与统计分析理论进行失效机理变化表征与辨识,综合分析丁腈橡胶加速贮存失效机理一致性。综上所述,在国家部委预研基金重点项目的资助下,本文从失效物理及统计分析不同层面对橡胶元件加速贮存试验的失效机理变化表征与辨识方法开展了系统深入的研究,本文的研究成果,对促进装备加速贮存试验机理一致性研究的突破具有普遍的指导意义,对推动加速试验技术在装备贮存寿命预测领域中的研究和应用,具有重要的理论与工程价值。