可靠性測(cè)試培訓(xùn)-完整版

2023/2/51可靠性測(cè)試培訓(xùn)2012-7-18李海濤2023/2/52培訓(xùn)內(nèi)容一、產(chǎn)品可靠性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布三、可靠性篩選試驗(yàn)四、可靠性壽命試驗(yàn)五、可靠性試驗(yàn)結(jié)果的處理六、失效率鑒定試驗(yàn)2023/2/53產(chǎn)品為什么要做可靠性測(cè)試?●產(chǎn)品重要的質(zhì)量特性●顧客最為關(guān)注而又無(wú)法直接感知的特性●發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、儲(chǔ)運(yùn)、使用等各個(gè)環(huán)節(jié)的潛在故障●質(zhì)量的內(nèi)涵，每時(shí)每刻的質(zhì)量可靠性4可靠性試驗(yàn)的目的1.在產(chǎn)品研制階段使產(chǎn)品達(dá)到預(yù)定的可靠性指標(biāo)（達(dá)到）2.在產(chǎn)品定形時(shí)進(jìn)行可靠性鑒定（確認(rèn)）2023/2/53.在生產(chǎn)過(guò)程中控制產(chǎn)品的質(zhì)量（保持）4.對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行篩選以提高整批產(chǎn)品的可靠性水平（剔除早期失效及制造和工藝缺陷）5.研究產(chǎn)品的失效機(jī)理我們什么時(shí)候需要對(duì)產(chǎn)品做可靠性測(cè)試?5一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/51.可靠性的定義產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間區(qū)間（或操作次數(shù)）內(nèi)完成規(guī)定功能的能力2.1失效：產(chǎn)品不能完成所規(guī)定的功能稱為失效，對(duì)可修復(fù)的產(chǎn)品則稱為故障2.術(shù)語(yǔ)2.2應(yīng)力：對(duì)產(chǎn)品的功能有影響的各種因素。作用于機(jī)電產(chǎn)品的應(yīng)力大致可分為：氣候環(huán)境應(yīng)力、機(jī)械環(huán)境應(yīng)力、生物及化學(xué)環(huán)境應(yīng)力、電氣應(yīng)力6一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/52.術(shù)語(yǔ)2.4失效模式：產(chǎn)品失效的形式、現(xiàn)象稱為失效模式2.3失效機(jī)理：導(dǎo)致失效的物理、化學(xué)、機(jī)械或其他原因的過(guò)程2.5失效率：工作到某時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率。2.6置信度：產(chǎn)品的真實(shí)失效率等于被定級(jí)的最大失效率而被判定為不合格的概率。GB1772-79規(guī)定，對(duì)于電子元器件失效率試驗(yàn)中的定級(jí)試驗(yàn)和升級(jí)試驗(yàn)的置信度取60%或90%，維持試驗(yàn)的置信度取10%7一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/52.術(shù)語(yǔ)2.7使用壽命：產(chǎn)品在規(guī)定條件下，從規(guī)定時(shí)刻開始（一般為出廠時(shí)間），到失效密度變的不可接受或故障無(wú)法修復(fù)時(shí)止的時(shí)間區(qū)間。3.可靠性特征量

定義：用來(lái)表示產(chǎn)品總體可靠性高低的各種可靠性數(shù)量指標(biāo)（參數(shù)），稱為可靠性特征量。8一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/53.1可靠度：

產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定的時(shí)間（或操作次數(shù)）內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。用”R”表示。

可靠度計(jì)算公式：9一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/53.2累積失效概率（不可靠度）：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)未完成功能的概率。10一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/5例：現(xiàn)有100個(gè)氣泵做壽命測(cè)試，3個(gè)月時(shí)有10個(gè)失效，6個(gè)月時(shí)有30個(gè)失效，分別計(jì)算3個(gè)月和6個(gè)月時(shí)的可靠度和累積失效概率。解：

已知n=100,t=24*90=2160h和t=24*180=4320hM(t)=10和m(t)=30所以：3個(gè)月時(shí)的可靠度和累積失效概率分別為：R（t）=【n-m(t)】/n=【100-10】/100=0.9F（t）=1-R(t)=1-0.9=0.111一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/5例：現(xiàn)有100個(gè)氣泵做壽命測(cè)試，3個(gè)月時(shí)有10個(gè)失效，6個(gè)月時(shí)有30個(gè)失效，分別計(jì)算3個(gè)月和6個(gè)月時(shí)的可靠度和累積失效概率。解：

已知n=100,t=24*90=2160h和t=24*180=4320hM(t)=10和m(t)=30所以：6個(gè)月時(shí)的可靠度和累積失效概率分別為：R（t）=【n-m(t)】/n=【100-30】/100=0.7F（t）=1-R(t)=1-0.7=0.312一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/53.3失效概率密度：13一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/53.4瞬時(shí)失效：產(chǎn)品工作到t時(shí)刻后的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率，瞬時(shí)失效與故障時(shí)間t有關(guān)，一般稱之為失效率函數(shù)。用λ（t）表示。λ（t）=【m(t+

Δt)-m(t)】/【n-m(t)Δt】例：有100個(gè)水泵做on/off測(cè)試，測(cè)試10000次后有1個(gè)失效，測(cè)試20000次后有2個(gè)失效。計(jì)算測(cè)試到10000次時(shí)的失效率。解：測(cè)試到10000次時(shí)的失效率為：λ=（2-1）/（100-1）×10000=1.01%/10000次

14一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/53.5平均失效：在某一時(shí)間（t1,t2）內(nèi)瞬時(shí)失效率的平均值。3.6平均壽命：平均壽命MTBF:

對(duì)于可修復(fù)的產(chǎn)品，平均無(wú)故障工作時(shí)間時(shí)間，即兩次故障間隔時(shí)間的均值MTTF:

對(duì)于不可修復(fù)的產(chǎn)品，指產(chǎn)品發(fā)生失效前的平均工作時(shí)間15一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/53.5可靠壽命：當(dāng)可靠度等于給定值R（0≤R≤1）時(shí)的產(chǎn)品壽命稱為可靠壽命。3.6中位壽命：產(chǎn)品可靠度等于0.5時(shí)的可靠壽命稱為中位壽命，中位壽命的物理意義是一批產(chǎn)品失效一半時(shí)所需的工作時(shí)間。3.7特征壽命：產(chǎn)品壽命等于e-1(即R=1/e≈0.368)時(shí)的可靠壽命稱為特征壽命。16一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/517一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/518一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/519一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/520一、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/521二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/51.指數(shù)分布2.威布爾分布3.正態(tài)分布4.對(duì)數(shù)正態(tài)分布5.壽命分布類型的確定方法產(chǎn)品或元件失效是一個(gè)隨機(jī)事件，產(chǎn)品的壽命是一個(gè)隨機(jī)變量，而產(chǎn)品的失效率和壽命都可以用失效分布或壽命分布函數(shù)來(lái)描述其規(guī)律性。22二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/51.指數(shù)分布許多元器件在工作時(shí)間內(nèi)會(huì)由于“偶然”原因而失效，而不服從某一失效機(jī)理，因?yàn)檫@時(shí)對(duì)應(yīng)于某一機(jī)理的所謂早期失效產(chǎn)品已通過(guò)設(shè)計(jì)、工藝控制、或?qū)嶒?yàn)而消除。因此，當(dāng)元器件足夠多、時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，失效率λ（t）便趨近于某一穩(wěn)定值，其值的大小只與工作條件和外部環(huán)境有關(guān)，而與產(chǎn)品的工作時(shí)間無(wú)關(guān)，產(chǎn)品的這種壽命分布規(guī)律稱為指數(shù)分布。大多數(shù)電子產(chǎn)品，包括大部分儀器儀表在剔除早期失效后到發(fā)生老化變質(zhì)前的隨機(jī)失效階段都服從指數(shù)分布。

許多國(guó)家所制定的標(biāo)準(zhǔn)中，絕大多數(shù)都以指數(shù)分布為基礎(chǔ)對(duì)電子元器件產(chǎn)品的可靠性等級(jí)進(jìn)行鑒定。如我國(guó)GB/T1772-1979《電子元器件失效率試驗(yàn)方法》23二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/51.指數(shù)分布24二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/51.指數(shù)分布25二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/52.威布爾分布威布爾分布是可靠性試驗(yàn)中最常見，也是最復(fù)雜的一種壽命分布。它是由瑞典人威布爾首先提出的，故此而得名。大量試驗(yàn)說(shuō)明，凡是因?yàn)槟骋痪植渴Щ蚬收隙鴮?dǎo)致整體機(jī)能停止運(yùn)行的元件、器件、設(shè)備、系統(tǒng)等的壽命分布都服從威布爾分布。如研究機(jī)械中的疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命、磨損壽命、腐蝕壽命、軸承失效等都服從威布爾分布。26二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/52.威布爾分布27二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/52.威布爾分布28二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/52.威布爾分布29二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/52.威布爾分布30二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/52.威布爾分布31二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/52.正態(tài)分布正態(tài)分布又叫高斯分布，一般大多用它描述產(chǎn)品隨機(jī)失效比較集中發(fā)生現(xiàn)象的一種分布，如產(chǎn)品由于損耗或退化而產(chǎn)生的失效;再如材料強(qiáng)度、磨損壽命、疲勞失效。32二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/52.正態(tài)分布33二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/52.對(duì)數(shù)正態(tài)分布34二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布2023/2/52.對(duì)數(shù)正態(tài)分布35三、可靠性篩選試驗(yàn)2023/2/51.可靠性篩選試驗(yàn)：

通過(guò)對(duì)生產(chǎn)出的產(chǎn)品100%的進(jìn)行篩選試驗(yàn)，把這些屬于“早期失效”的產(chǎn)品盡可能予以淘汰和剔除，以確保出廠的整批產(chǎn)品具有較高的可靠性。意義：保證產(chǎn)品在出廠前進(jìn)行穩(wěn)定期，即產(chǎn)品進(jìn)入使用壽命期。36三、可靠性篩選試驗(yàn)2023/2/52.可靠性篩選試驗(yàn)的目的和意義。37三、可靠性篩選試驗(yàn)2023/2/53.篩選試驗(yàn)的特點(diǎn)：38三、可靠性篩選試驗(yàn)2023/2/53.篩選試驗(yàn)的分類：3.1檢查篩選：目鏡篩選、紅外線非破壞性篩選、X射線非破壞性篩選、顆粒碰撞噪聲測(cè)試篩選、密封性篩選、環(huán)境應(yīng)力篩選。3.2密封性篩選。3.3環(huán)境應(yīng)力篩選：震動(dòng)篩選、溫度循環(huán)篩選、溫度沖擊篩選3.4壽命篩選：恒定高溫篩選、電子元器件的老煉篩選39四、可靠性壽命試驗(yàn)2023/2/51.壽命試驗(yàn)的目的

在進(jìn)行可靠性試驗(yàn)時(shí)有個(gè)一很難解決的問題，就是選擇試驗(yàn)時(shí)間和樣板數(shù)量之間的矛盾。在試驗(yàn)中，如果樣板數(shù)量太少，將會(huì)造成平均壽命的離散性大，若時(shí)間太短，很多失效模式又不能暴漏出來(lái)，因此如果過(guò)分的減少試驗(yàn)時(shí)間或樣品數(shù)量，就得不到精確的試驗(yàn)結(jié)果。這就是為什么通常的壽命鑒定試驗(yàn)規(guī)定要做1000或2000小時(shí)以上的原因。

壽命試驗(yàn)的目的是了解產(chǎn)品的壽命特性量、失效規(guī)律、失效率、平均壽命以及在壽命過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種失效模式。

通過(guò)做可靠性壽命試驗(yàn)，可以對(duì)產(chǎn)品的可靠性水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，并發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品潛在的失效模式，將信息反饋給相關(guān)部門，及時(shí)采取措施，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，以提高產(chǎn)品的可靠性水平。402023/2/52.壽命試驗(yàn)的分類：四、可靠性壽命試驗(yàn)412023/2/53.指數(shù)分布?jí)勖囼?yàn)四、可靠性壽命試驗(yàn)3.1指數(shù)分布?jí)勖囼?yàn)的意義：

由于大部分電子產(chǎn)品的使用壽命均服從或近似服從指數(shù)分布。因此，可用指數(shù)分布來(lái)描述產(chǎn)品的壽命分布。

產(chǎn)品進(jìn)入偶然失效期，其失效率λ近似常數(shù)，只要知道了失效率λ的值，就可以計(jì)算出產(chǎn)品的平均壽命和其他參數(shù)。目前在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。

要延長(zhǎng)產(chǎn)品的壽命，就是要延長(zhǎng)產(chǎn)品的偶然失效期，使產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間工作在該區(qū)間內(nèi)，指數(shù)分布?jí)勖鼘?duì)評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性水平具有一定的意義。422023/2/53.2常用壽命試驗(yàn)方法：四、可靠性壽命試驗(yàn)3.2.1儲(chǔ)存壽命試驗(yàn)

a)定義：

產(chǎn)品在規(guī)定的環(huán)境條件下，非工作狀態(tài)的存放試驗(yàn)b)長(zhǎng)期儲(chǔ)存壽命試驗(yàn)：儲(chǔ)存時(shí)間在1000小時(shí)以上c)儲(chǔ)存壽命試驗(yàn)類型：

室溫儲(chǔ)存：15-35℃高溫儲(chǔ)存：150℃432023/2/53.2常用壽命試驗(yàn)方法：四、可靠性壽命試驗(yàn)3.2.2工作壽命試驗(yàn)

a)定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件的施加規(guī)定的應(yīng)力的試驗(yàn)b)長(zhǎng)期儲(chǔ)存工作壽命試驗(yàn)：儲(chǔ)存時(shí)間在1000小時(shí)以上c)試驗(yàn)方法：

室溫工作壽命試驗(yàn)：溫度一般為25℃，試驗(yàn)類別：定時(shí)截尾，定數(shù)截尾

高溫工作壽命試驗(yàn)：產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高溫度

間斷工作壽命試驗(yàn)：間歇壽命試驗(yàn)442023/2/5四、可靠性壽命試驗(yàn)壽命試驗(yàn)工作實(shí)例：水泵ON/OFF壽命試驗(yàn)1)樣品：1302220水泵試產(chǎn)品

樣品必須選擇本產(chǎn)品中有代表性的規(guī)格，同時(shí)樣品必須是同一設(shè)計(jì)、同樣生產(chǎn)線的連續(xù)批生產(chǎn)中隨機(jī)一次選取2)樣品數(shù)量：10PCS

一般不少于10個(gè)，特殊產(chǎn)品不少于5個(gè)3)檢驗(yàn)環(huán)境：溫度25℃濕度：60%氣壓90Kpa

一般溫度15-35℃濕度45-75%氣壓86-106Kpa4)檢驗(yàn)依據(jù)：IEC-60335-1452023/2/55)檢驗(yàn)項(xiàng)目及技術(shù)要求：四、可靠性壽命試驗(yàn)檢驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求檢驗(yàn)樣板數(shù)允許不合格數(shù)檢驗(yàn)不合格數(shù)試驗(yàn)前參數(shù)外觀、流量、電阻、電流、功率、楊程、噪音、配合1000試驗(yàn)條件室溫、濕度、氣壓、電壓、耐壓測(cè)試壽命次數(shù)通斷比1000試驗(yàn)后參數(shù)外觀、流量、電阻、電流、功率、楊程、噪音、配合1000462023/2/56)測(cè)試設(shè)備：四、可靠性壽命試驗(yàn)萬(wàn)用表電參數(shù)測(cè)量?jī)x壓力表ON/OFF測(cè)試儀魚缸分貝儀秒表量筒耐壓測(cè)試儀472023/2/57)儀表選用的基本要求：四、可靠性壽命試驗(yàn)儀表功能量程范圍精度等級(jí)檢定有效期8)試驗(yàn)結(jié)論：每周測(cè)試一次，試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)10PCS樣板按照技術(shù)要求測(cè)試全部合格，固試驗(yàn)結(jié)果合格。附《試驗(yàn)測(cè)試報(bào)告》482023/2/54.加速壽命試驗(yàn)四、可靠性壽命試驗(yàn)4.1定義：在不改變?cè)瓉?lái)試驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯?，通過(guò)加大試驗(yàn)過(guò)程中的應(yīng)力強(qiáng)度，從而加速產(chǎn)品的物理化學(xué)性能劣化過(guò)程，從而達(dá)到減少試驗(yàn)時(shí)間和樣品數(shù)量的目的。4.2加速壽命試驗(yàn)的分類：492023/2/5四、可靠性壽命試驗(yàn)4.3恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)設(shè)計(jì)502023/2/5四、可靠性壽命試驗(yàn)4.4恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)方法類型及其數(shù)學(xué)模型溫度加速壽命試驗(yàn)：以溫度為應(yīng)力做恒定應(yīng)力加速壽命的試驗(yàn)512023/2/5四、可靠性壽命試驗(yàn)4.4恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)方法類型及其數(shù)學(xué)模型b)電壓加速壽命試驗(yàn)：以電壓為應(yīng)力做恒定應(yīng)力加速壽命的試驗(yàn)522023/2/5四、可靠性壽命試驗(yàn)4.4恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)方法類型及其數(shù)學(xué)模型c)濕度加速壽命試驗(yàn)：以濕度為應(yīng)力做恒定應(yīng)力加速壽命的試驗(yàn)532023/2/5五、可靠性試驗(yàn)結(jié)果的處理1.可靠性試驗(yàn)記錄要求2.有效數(shù)字和有效數(shù)字的修約規(guī)則3.誤差的基礎(chǔ)知識(shí)4.可靠性試驗(yàn)