可靠性工程20144

1、6.1可靠性試驗的目的和分類6.2可靠性試驗考慮的主要方面6.3環(huán)境試驗6.4可靠性篩選試驗6.5可靠性增長試驗6.6壽命試驗和加速壽命試驗6.1.1可靠性試驗的目的6.1.2可靠性試驗的分類按地點按地點現(xiàn)場試驗現(xiàn)場試驗 (Field Test)模擬（實驗室）試驗模擬（實驗室）試驗 (Laboratory Test) 按試驗按試驗結(jié)束方式結(jié)束方式完整試驗完整試驗截尾試驗截尾試驗定時截尾試驗定時截尾試驗定數(shù)截尾試驗定數(shù)截尾試驗有替換有替換無替換無替換有替換有替換無替換無替換按試驗目的按試驗目的環(huán)境環(huán)境試驗試驗篩選篩選試驗試驗 壽命試驗壽命試驗 儲存壽命試驗儲存壽命試驗工作壽命試驗工作壽命試驗按按

2、GJB450A“裝備研制與生產(chǎn)的可靠性通用大綱裝備研制與生產(chǎn)的可靠性通用大綱”環(huán)境環(huán)境應力應力篩選篩選可靠性試驗可靠性試驗工程試驗工程試驗統(tǒng)計試驗統(tǒng)計試驗可靠可靠性研性研制試制試驗驗可靠可靠性增性增長試長試驗驗可靠可靠性鑒性鑒定試定試驗驗可靠可靠性驗性驗收試收試驗驗壽命壽命試驗試驗6.2可靠性試驗考慮的主要方面可靠性定義：可靠性定義：在在規(guī)定的條件規(guī)定的條件下，下，規(guī)定的時間規(guī)定的時間內(nèi)，完成內(nèi)，完成規(guī)定功能規(guī)定功能的能力。的能力。 試驗條件試驗條件環(huán)境條件、工作條件環(huán)境條件、工作條件和使用維護條件和使用維護條件 試驗方案試驗方案規(guī)定的試驗參數(shù)規(guī)定的試驗參數(shù)和試驗時間和試驗時間 故障判據(jù)故障判

3、據(jù)是否構(gòu)成故障是否構(gòu)成故障的界限值的界限值6.3 環(huán)境試驗（產(chǎn)品對環(huán)境條件的適應性問題）環(huán)境試驗（產(chǎn)品對環(huán)境條件的適應性問題）6.4可靠性篩選試驗6.4.1可靠性篩選可靠性篩選注意區(qū)別篩選和質(zhì)量驗收的區(qū)別？注意區(qū)別篩選和質(zhì)量驗收的區(qū)別？%100nNQ100%NSNNS3）可靠性篩選方法）可靠性篩選方法有效剔除早期失效產(chǎn)品有效剔除早期失效產(chǎn)品，但不應使不應剔除，但不應使不應剔除的正常產(chǎn)品提高失效率。的正常產(chǎn)品提高失效率。為提高篩選效率，可以采用為提高篩選效率，可以采用強應力篩選強應力篩選，但，但不應該產(chǎn)生新的失效模式不應該產(chǎn)生新的失效模式。篩選項目和應力篩選項目和應力不必只是模擬不必只是模擬使用

4、情況；使用情況；試驗設(shè)計前應對元器件供應者試驗設(shè)計前應對元器件供應者正常篩選效率正常篩選效率有所掌握。有所掌握。了解被篩選對象的特性、材料、封裝及制造了解被篩選對象的特性、材料、封裝及制造技術(shù)，對其技術(shù)，對其失效模式有所掌握失效模式有所掌握，選擇暴露失，選擇暴露失效的效的最佳次序最佳次序。將不可靠產(chǎn)品將不可靠產(chǎn)品淘汰在上機前淘汰在上機前。環(huán)境應力篩選與可靠性增長環(huán)境應力篩選與可靠性增長環(huán)境應力篩選與可靠性統(tǒng)計試驗環(huán)境應力篩選與可靠性統(tǒng)計試驗環(huán)境應力篩選與生產(chǎn)驗收環(huán)境應力篩選與生產(chǎn)驗收通過逐步通過逐步改正改正產(chǎn)品設(shè)產(chǎn)品設(shè)計和制造中的缺陷，不斷提高產(chǎn)品可靠性的過程。計和制造中的缺陷，不斷提高產(chǎn)品可

5、靠性的過程?？煽啃栽鲩L試驗（可靠性增長試驗（）：）：是一個有計劃地試驗是一個有計劃地試驗-分析分析-改進的過程，是一項有效地提高產(chǎn)品可靠性的技術(shù)，其改進的過程，是一項有效地提高產(chǎn)品可靠性的技術(shù)，其目的是把受試設(shè)備處于近似于工作環(huán)境條件下進行試驗，目的是把受試設(shè)備處于近似于工作環(huán)境條件下進行試驗，使其暴露故障，進而分析故障、改進設(shè)計，并驗證改進使其暴露故障，進而分析故障、改進設(shè)計，并驗證改進措施的有效性，以提高產(chǎn)品固有可靠性。措施的有效性，以提高產(chǎn)品固有可靠性。 試驗過程跟蹤嚴格，故障記錄完整。有完善的故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)（FRACAS），故障糾正過程有完整的、可追溯的記錄。試驗結(jié)果評估

6、方法正確，評估結(jié)果真實可信且不低于計劃的可靠性增長目標 (Test, Analysis and Fix)注意：注意：在改進設(shè)計中有在改進設(shè)計中有可能可能引進新的引進新的系統(tǒng)性缺陷系統(tǒng)性缺陷； 對發(fā)現(xiàn)的缺陷，改進措施對發(fā)現(xiàn)的缺陷，改進措施不一定不一定能予以消除，能予以消除，有時只能有時只能降低其故障率降低其故障率。 大部分殘余缺陷可通過可靠性篩選予以消除大部分殘余缺陷可通過可靠性篩選予以消除（機械產(chǎn)品的（機械產(chǎn)品的磨合磨合及電子產(chǎn)品的及電子產(chǎn)品的老煉老煉等），剩下等），剩下 的部分殘余缺陷則留在產(chǎn)品中，在的部分殘余缺陷則留在產(chǎn)品中，在產(chǎn)品的壽命周產(chǎn)品的壽命周 期內(nèi)隨機出現(xiàn)。期內(nèi)隨機出現(xiàn)。 應保持

7、良好的應保持良好的可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計工作，不應只依靠可工作，不應只依靠可靠性增長工作來改進不良設(shè)計?？啃栽鲩L工作來改進不良設(shè)計。（1）一般性的可靠性增長（2）可靠性增長管理 a.有一系列逐步提高的可靠性增長目標 b.充分利用壽命周期內(nèi)的各項試驗和運行結(jié)果試驗-改進-再試驗（Test-Fix-Test）如圖(a)試驗-發(fā)現(xiàn)問題-再試驗（Test-Find-Test）如圖(b)待延緩改進的試驗-改進-再試驗 如圖(c)（Test-Fix-Test With Delayed Fixes）可靠性增長試驗可靠性增長試驗3種方式種方式NN時期序號；當 N 時, R(N) a ,可見a為R(N)增長上限;

8、當 N 0時, R(N) ab ,可見 ab 為R(N) 增長的初始水平.b 反映初始水平與R(N)增長上限的比值比值;c 反映R(N)增長速度,c增長速度。 在實際工程中，用用Compertz 增長模型曲線增長模型曲線調(diào)整管理計劃、改進研究策略,使產(chǎn)品可靠性增長符合預期要求。 適用于航空電子設(shè)備及系統(tǒng)的可靠性增長預測杜安模型的前提：產(chǎn)品在可靠性增長過程中逐步逐步地糾正故障，所以產(chǎn)品的可靠性也是逐步的提高的，而不是多個多個故障集中的改進，而使可靠性突然大幅度提高。Duane 增長模型的表達式表達式 ktt)(假設(shè)可靠性增長試驗開始時刻為t=0，t為試驗過程所累積的試驗時間，r(t)為試驗時間（

9、從0到t時刻）內(nèi)試驗產(chǎn)品發(fā)生的故障數(shù)。則累積故障率可表示為：ttrt)()(tKKttrlnlnlnKtdtdr)1 (在產(chǎn)品可靠性增長試驗中，累積故障率與累積試驗時間在雙對數(shù)坐在產(chǎn)品可靠性增長試驗中，累積故障率與累積試驗時間在雙對數(shù)坐標圖上趨近為一直線標圖上趨近為一直線瞬時故障率1tKtK11)1(11若換成瞬時若換成瞬時MTBF表示，則表示，則)(00ttss；達到要求的總試驗時間試驗產(chǎn)品的瞬時數(shù)據(jù)初始點的時間；初始的；要求的MTBFMTBFMTBFsstt00nitnttttiiit,.2 , 1)()(,loglogloglog00111)1(, 1rddrKt當值。最初測得的值；時刻

10、觀察到得試驗初始點的時間；累積試驗時間；MTBFMTBFtttt00預計預計(固有固有)的的 MTBF規(guī)定規(guī)定(可接受可接受 )的的 MTBF初始的初始的MTBF值值MBTF /h100050010100最高增長率最高增長率 =0.6增長率增長率 =0.5 =0.1最低增長率最低增長率試驗條件下的累積工作時間試驗條件下的累積工作時間 /h100000100001000系統(tǒng)固有的MTBF值與要求的MTBF值。增長線的起始MTBF值。MTBF增長率。增長試驗所要求的總試驗時間。=0.157 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 0.10.20.30.40.50.60.90.70.81.0

11、杜安曲線杜安曲線t/rt3） AMSAA 增長模型 AMSAA（Army materiel system analysis activity）美國陸軍裝備系統(tǒng)分析中心L.Crow提出的，根據(jù)根據(jù)Duane 增增長模型改進而來的長模型改進而來的。（1） AMSAA 增長模型的表達式表達式baTF 式中 F 時間T內(nèi)累積失效數(shù)的期望值; a 初始可靠性的函數(shù); b 反映改進效果的函數(shù); T 累積試驗時間。瞬時失效率：瞬時失效率：1)(babTdTdFT瞬時平均壽命：瞬時平均壽命：bTabTT11)(1)(（2）模型參數(shù) a , b 的最大似然估計值的最大似然估計值為：FiibTTFbTFa1ln（

12、3） AMSAA 增長模型優(yōu)度檢驗優(yōu)度檢驗 增長試驗數(shù)據(jù)是否符合AMSAA 模型？需要進行擬合優(yōu)度檢驗。檢驗統(tǒng)計量為：擬合優(yōu)度檢驗。檢驗統(tǒng)計量為：NibiNNiTTNC122212)(121式中 N = F 定時截尾F -1 定數(shù)截尾bFFb1給定顯著性水平,查教材表查教材表8-5 臨界量值表臨界量值表）（2NC )( 22NNCC若則認為擬合良好，數(shù)據(jù)符合AMSAA 模型。 AMSAA 模型與Duane 模型具有內(nèi)在聯(lián)系，但AMSAA 模型可以直接用試驗原始數(shù)據(jù)模型可以直接用試驗原始數(shù)據(jù)(試驗時間與失效數(shù))，計算較為簡單。因此，目前工程上廣泛采用廣泛采用AMSAA 模型模型。6.6壽命試驗和

13、加速壽命試驗長期貯存試驗和長期工作壽命試驗恒定應力加速壽命試驗、步進應力加速壽命試驗 和序進應力加速壽命試驗加速壽命試驗方法加速壽命試驗方法試驗目的試驗對象試驗條件試驗截止時間測試周期失效判據(jù)數(shù)據(jù)記錄和處理 a.進行試驗時，產(chǎn)品的故障模式與故障物理不能改變。進行試驗時，產(chǎn)品的故障模式與故障物理不能改變。 b.產(chǎn)品的壽命分布模擬不能改變，要保持同一性，即應產(chǎn)品的壽命分布模擬不能改變，要保持同一性，即應力和性能退化之間的關(guān)系不變。力和性能退化之間的關(guān)系不變。 c.加速過程應有規(guī)律，通常有三種方式。加速過程應有規(guī)律，通常有三種方式。（2）加速系數(shù)的確定）加速系數(shù)的確定（3）加速壽命試驗中的累積損傷）加速壽命試驗中的累積損傷產(chǎn)品故障過程產(chǎn)品故障過程粗略估計值。被試產(chǎn)品的平均壽命的式中)(11ln1)(/iFtetFit解解：求F(ti)分別為4%，10%，20%，40%和60%時的ti/值 可通過查表得對應的ti/分別為： 0.04，0.10，0.22，0.51和0.92求F(ti)=4%時，ti/=0.04 ti=0.0480=3.2h 同理，可求得F(ti)=10%，20%，40%，60%時的測試時間為8h，17.6h，41h和73.6h。 測試時間安排數(shù)。結(jié)束試驗時的樣品失效式中rtFrnnrtF)()(例題：例題：已知條件同例6