實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)-可靠性試驗(yàn)01

可靠性試驗(yàn)-壽命試驗(yàn)?zāi)夸?可靠性試驗(yàn)及其分類2壽命試驗(yàn)3應(yīng)用及展望4參考文獻(xiàn)21可靠性實(shí)驗(yàn)及其分類

可靠性實(shí)驗(yàn)是指在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行以及維修保養(yǎng)全過(guò)程中為確認(rèn)可靠性而進(jìn)行的各種實(shí)驗(yàn)。3可靠性試驗(yàn)種類按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分可靠性壽命實(shí)驗(yàn)可靠性環(huán)境應(yīng)力實(shí)驗(yàn)可靠性篩選實(shí)驗(yàn)整機(jī)可靠性鑒定實(shí)驗(yàn)整機(jī)可靠性驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)可靠性增長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)4按實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆止こ虒?shí)驗(yàn)：環(huán)境應(yīng)力實(shí)驗(yàn)、篩選實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)：壽命實(shí)驗(yàn)按實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所分現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)驗(yàn)可靠性試驗(yàn)種類52可靠性壽命試驗(yàn)壽命試驗(yàn)是可靠性試驗(yàn)的重要組成部分，是評(píng)價(jià)、分析產(chǎn)品壽命可靠性特征量所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。常見(jiàn)的壽命實(shí)驗(yàn)有以下幾種類型：2.1

完全壽命試驗(yàn)

把n個(gè)實(shí)驗(yàn)單元投入實(shí)驗(yàn)直到全部出現(xiàn)故障（或失效）才停止的實(shí)驗(yàn)稱為完全壽命實(shí)驗(yàn)。

完全壽命實(shí)驗(yàn)需要的時(shí)間較長(zhǎng)，所以盡量用整體設(shè)計(jì)做同時(shí)實(shí)驗(yàn)。

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9根據(jù)試驗(yàn)中試樣失效后是否用新試樣替換繼續(xù)試驗(yàn)，還可分為有替換和無(wú)替換兩種,一般可歸納為如下四種試驗(yàn):⑴有替換定時(shí)截尾壽命試驗(yàn)；⑵有替換定數(shù)截尾壽命試驗(yàn)；⑶無(wú)替換定時(shí)截尾壽命試驗(yàn)；⑷無(wú)替換定數(shù)截尾壽命試驗(yàn)。完全壽命試驗(yàn)也可看成是截尾數(shù)是n的無(wú)替換定數(shù)截尾壽命試驗(yàn)。此外，尚有分組最小壽命試驗(yàn)、序貫壽命試驗(yàn)、有中止的壽命試驗(yàn)等102.3加速壽命試驗(yàn)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，高可靠性、長(zhǎng)壽命的產(chǎn)品越來(lái)越多，即使使用截尾壽命試驗(yàn)也需要很長(zhǎng)的試驗(yàn)時(shí)間，為了進(jìn)一步縮短試驗(yàn)時(shí)間，就引入了加速壽命試驗(yàn)。

加速壽命試驗(yàn)的條件比正常使用條件更嚴(yán)酷一些，以縮短試驗(yàn)時(shí)間，例如提高溫度、加大電壓等。這種超過(guò)正常應(yīng)力水平的壽命試驗(yàn)就稱為加速壽命試驗(yàn)。

加速壽命試驗(yàn)要求在某個(gè)實(shí)驗(yàn)條件的幾個(gè)加嚴(yán)的水平下做試驗(yàn)，計(jì)算出這幾個(gè)條件下的平均壽命，然后用回歸模型推斷正常使用條件下的平均壽命。11

12（2）Weibull分布Weibull分布也許是最為廣泛使用的壽命分布，也是在實(shí)際使用中很重要的壽命分布，大量統(tǒng)計(jì)方法的文獻(xiàn)都是由此分布引出的。Weibull分布可用來(lái)作為多種類型產(chǎn)品的壽命分布模型，如軸承、真空管、電器的絕緣材料等。Weibull分布有單參數(shù)、兩參數(shù)和三參數(shù)等幾種形式，其中，兩參數(shù)Weibull分布的概率密度函數(shù)為式中β為形狀參數(shù)，η為尺度參數(shù)。13（3）對(duì)數(shù)正態(tài)分布對(duì)數(shù)正態(tài)分布的概率密度函數(shù)為式中σT’為對(duì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差，μ'為對(duì)數(shù)均值。142.3.2加速應(yīng)力根據(jù)加速壽命試驗(yàn)的假設(shè)：產(chǎn)品在正常應(yīng)力水平和加速應(yīng)力水平下的失效機(jī)理不變。加速壽命試驗(yàn)中選擇的加速應(yīng)力要求能加速產(chǎn)品的失效，但同時(shí)不能改變失效機(jī)理，一旦改變了失效模式，就失去了加速壽命試驗(yàn)的基礎(chǔ)；應(yīng)力的選擇對(duì)試驗(yàn)的加速效率影響很大，一般應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的失效機(jī)理與失效模式來(lái)選擇加速應(yīng)力。加速壽命試驗(yàn)中常用的應(yīng)力有溫度、濕度、振動(dòng)、壓力、電應(yīng)力、溫度循環(huán)等，這些應(yīng)力既可以單獨(dú)使用，也可以多種組合使用。152.3.3加速模型加速壽命試驗(yàn)的基本思想是利用高應(yīng)力下的壽命特征去外推正常應(yīng)力水平下的壽命特征。實(shí)現(xiàn)這個(gè)基本思想的關(guān)鍵在于建立壽命特征與應(yīng)力水平之間的關(guān)系。這種壽命特征與應(yīng)力水平之間的關(guān)系就是通常所說(shuō)的加速模型，又稱加速方程。加速模型可以分為失效物理加速模型和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)加速模型兩大類失效物理加速模型的數(shù)學(xué)表達(dá)形式為己知，只是模型參數(shù)待定，所以，基于失效物理加速模型的加速壽命試驗(yàn)的基本任務(wù)就是通過(guò)試驗(yàn)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。這類加速模型主要有16(1)阿倫尼斯(Arrhenius)模型。用于通過(guò)提高溫度以加快化學(xué)反應(yīng)的速度，縮短電子元件壽命的場(chǎng)合，回歸模型為

y=aeb/T其中T表示試驗(yàn)溫度，y表示平均壽命。逆冪律模型。用于通過(guò)加大電壓以縮短電子元件壽命的場(chǎng)合，回歸模型為

y=a/Vb其中V表示實(shí)驗(yàn)電壓，y表示平均壽命。此外還有單應(yīng)力Eyring模型、廣義Eyring模型等。172.3.4加速壽命試驗(yàn)方法的主要類型（1）恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)（CSALT），典型的試驗(yàn)剖面如圖1所示。18（2）步進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)（SSALT），典型的試驗(yàn)剖面如圖2所示。19（3）序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)（PSALT），典型的試驗(yàn)剖面如圖3所示。20例2某電子元件正常工作電壓是直流電6V，采用加速壽命試驗(yàn)估計(jì)其平均壽命。分別在12V,18V,24V,30V的電壓下做實(shí)驗(yàn)，測(cè)得電子元件的平均壽命分別為15602，10268，7513，4962，估計(jì)該電子元件在正常工作電壓下的平均壽命。解使用逆冪律模型，首先對(duì)模型線性化，兩邊取對(duì)數(shù)得lny=lna-blnV記y’=lny,a’=lna,b’=-b,V’=lnV,上述回歸模型轉(zhuǎn)化為y’=a’+b’V’得最小二乘估計(jì)

a’=12.71，b’=-1.214，于是得a=e12.71=331042,b=1.214回歸模型為y=331042/V1.214得電壓=6V時(shí)平均壽命的回歸估計(jì)值為y=331042/61.214=37602213應(yīng)用及展望22展望（1）系統(tǒng)級(jí)加速壽命試驗(yàn)方法系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品包含多種類型元件和不同材料，其失效機(jī)理和失效模式比較復(fù)雜和多樣，因此，大大限制了系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品的加速壽命試驗(yàn)。（2）加速壽命試驗(yàn)方法結(jié)合貯存試驗(yàn)的工程應(yīng)用加速壽命試驗(yàn)方法的研究離不開可靠性工程的實(shí)際應(yīng)用，加速壽命試驗(yàn)方法結(jié)合貯存試驗(yàn)即加速貯存壽命試驗(yàn)，俄羅斯已將加速壽命試驗(yàn)方法引入到貯存試驗(yàn)中，形成了一套加速貯存壽命試驗(yàn)軟件，并應(yīng)用于導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的加速貯存壽命試驗(yàn)中。因此，加速貯存壽命試驗(yàn)技術(shù)的研究和工程應(yīng)用將是我國(guó)航天產(chǎn)品、導(dǎo)彈武器系統(tǒng)以及其它行業(yè)長(zhǎng)壽命（包含長(zhǎng)貯存壽命）產(chǎn)品全壽命周