测试性和机内测试(Built-in Test,BIT)已较为广泛地应用于多种武器装备,而虚警问题一直是困扰其发展与应用的最突出问题之一,它严重影响装备的使用可用度和战备完好性,给维修保障提出了严峻挑战。统计数据及损伤机理与失效分析表明,环境应力是导致装备故障,尤其是间歇故障和虚警的主要原因之一。在极端环境(Extreme Environment,EE)下,由于应力更严酷随机性更强,间歇故障和虚警问题将更加突出。因此,如何识别由环境应力引发的间歇故障和虚警是测试性领域亟待解决的关键和难点问题之一。论文针对由温度尤其是极端温度环境引发的故障的诊断问题,基于失效机理研究,开展了基于环境应力的故障事件评估和间歇故障诊断方法的研究。论文的主要研究内容与成果包括:1.极端温度环境下多芯片组(Multi-Chip Module,MCM)热失效机理分析针对电子组件容易在何处发生何种热失效,对何种温度特征参数最为敏感,各特征参数会导致何种失效形式等问题,论文以典型电子组件MCM为对象,采用仿真、理论分析与试验相结合的研究策略,首先,梳理MCM的多场耦合关系,提出采用有限元分析与仿真的热应力解耦策略。然后,对极端温度环境进行界定,构建MCM的有限元模型,开展了热和热应力仿真分析,研究并揭示了温度和热应力分布规律,并找出了导致其失效的主要热应力因素与热应力失效的薄弱环节。接着,建立了薄弱环节的界面力学模型,分析了影响其界面应力的温度特征参数。最后,开展了极端温度环境下的MCM失效试验研究,结果表明,在极端高温环境和温度冲击的高温保持阶段MCM出现了间歇性的热效应失效,MCM对高温最为敏感,验证了仿真与理论分析的正确性。2.基于失效机理分析与灰关联度分析的故障事件评估故障事件通常不是直接可观,针对由环境应力导致的故障,为了能在有限时延内对其故障类型进行辨识,将环境应力看作故障事件,通过对相关环境应力进行故障事件评估使之“可观”,可辅助故障诊断。基于这一思想,论文首先根据环境应力的严酷程度,把环境应力划分为三个等级,分别对应正常、间歇与永久故障事件(统称为故障事件),基于损伤机理,构建了环境应力(关键特征参数)与故障事件的关联模型。考虑到由环境应力导致的故障主要是由若干主要环境应力为主导致的,为了提高环境应力评估的准确性和效率,给出了基于故障模式、影响与环境应力分析(Failure Mode Effect Environment Analysis,FMEEA)的主要环境应力选取流程。进一步地,由于环境应力用关键特征参数来近似表征,提出了基于失效机理分析、区间灰色关联分析(Interval Grey Relation Analysis,IGRA)与方案偏好的表征环境应力的关键特征参数选取方法。最后,给出了基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的关联阈值优化选取方法,并提出了基于IGRA与信息熵的故障事件评估方法,实现了基于环境应力的故障事件评估,从而为辅助故障诊断奠定了基础。3.基于自动机模型与故障事件评估的间歇故障诊断针对目前基于离散事件系统(Discrete-Event Systems,DESs)模型的诊断方法假设故障是永久的,不能识别间歇故障的问题,论文进行诊断模型拓展,使之包含永久与间歇故障,并添加故障事件评估结果,提出了基于自动机模型与故障事件评估的间歇故障诊断方法。(1)首先,构建了表征系统正常、间歇与永久故障的逻辑自动机模型,分析了系统状态在故障事件下的转换规律。然后,引入携带系统状态和故障信息的标识的概念,以标识传播函数表征系统状态转换规律。在此基础上构建了诊断器,定义并分析了系统的永久和间歇故障的可诊断性,开展了系统的故障诊断推理与分析。最后,以某型航空地平仪为对象演示了故障诊断全过程。(2)针对逻辑自动机可诊断性条件苛刻和实际系统状态转移的不确定性因素,考虑事件或状态发生的概率,通过给每个状态转移附加一个转移概率矩阵用来更新系统状态评估,提出了基于随机自动机的间歇故障诊断方法,该方法放宽了系统可诊断条件,大大提高了系统的故障诊断能力。总之,论文针对极端温度环境引发的故障的诊断问题,研究并提出了极端温度环境下表征环境应力的特征参数选取方法和基于环境应力的故障事件评估方法,提出了基于自动机模型与故障事件评估的间歇故障诊断方法,并以MCM和某型航空地平仪为对象进行了模型与方法验证,大大提高了由温度等环境应力带来的间歇故障的识别能力,具有重要的学术与工程实际应用价值。