可靠性工程2014.4.

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1、6.1可靠性试验的目的和分类6.2可靠性试验考虑的主要方面6.3环境试验6.4可靠性筛选试验6.5可靠性增长试验6.6寿命试验和加速寿命试验6.1.1可靠性试验的目的6.1.2可靠性试验的分类按地点按地点现场试验现场试验 (Field Test)模拟（实验室）试验模拟（实验室）试验 (Laboratory Test) 按试验按试验结束方式结束方式完整试验完整试验截尾试验截尾试验定时截尾试验定时截尾试验定数截尾试验定数截尾试验有替换有替换无替换无替换有替换有替换无替换无替换按试验目的按试验目的环境环境试验试验筛选筛选试验试验 寿命试验寿命试验 储存寿命试验储存寿命试验工作寿命试验工作寿命试验按按

2、GJB450A“装备研制与生产的可靠性通用大纲装备研制与生产的可靠性通用大纲”环境环境应力应力筛选筛选可靠性试验可靠性试验工程试验工程试验统计试验统计试验可靠可靠性研性研制试制试验验可靠可靠性增性增长试长试验验可靠可靠性鉴性鉴定试定试验验可靠可靠性验性验收试收试验验寿命寿命试验试验6.2可靠性试验考虑的主要方面可靠性定义：可靠性定义：在在规定的条件规定的条件下，下，规定的时间规定的时间内，完成内，完成规定功能规定功能的能力。的能力。 试验条件试验条件环境条件、工作条件环境条件、工作条件和使用维护条件和使用维护条件 试验方案试验方案规定的试验参数规定的试验参数和试验时间和试验时间 故障判据故障判

3、据是否构成故障是否构成故障的界限值的界限值6.3 环境试验（产品对环境条件的适应性问题）环境试验（产品对环境条件的适应性问题）6.4可靠性筛选试验6.4.1可靠性筛选可靠性筛选注意区别筛选和质量验收的区别？注意区别筛选和质量验收的区别？%100nNQ100%NSNNS3）可靠性筛选方法）可靠性筛选方法有效剔除早期失效产品有效剔除早期失效产品，但不应使不应剔除，但不应使不应剔除的正常产品提高失效率。的正常产品提高失效率。为提高筛选效率，可以采用为提高筛选效率，可以采用强应力筛选强应力筛选，但，但不应该产生新的失效模式不应该产生新的失效模式。筛选项目和应力筛选项目和应力不必只是模拟不必只是模拟使用

4、情况；使用情况；试验设计前应对元器件供应者试验设计前应对元器件供应者正常筛选效率正常筛选效率有所掌握。有所掌握。了解被筛选对象的特性、材料、封装及制造了解被筛选对象的特性、材料、封装及制造技术，对其技术，对其失效模式有所掌握失效模式有所掌握，选择暴露失，选择暴露失效的效的最佳次序最佳次序。将不可靠产品将不可靠产品淘汰在上机前淘汰在上机前。环境应力筛选与可靠性增长环境应力筛选与可靠性增长环境应力筛选与可靠性统计试验环境应力筛选与可靠性统计试验环境应力筛选与生产验收环境应力筛选与生产验收通过逐步通过逐步改正改正产品设产品设计和制造中的缺陷，不断提高产品可靠性的过程。计和制造中的缺陷，不断提高产品可

5、靠性的过程。可靠性增长试验（可靠性增长试验（）：）：是一个有计划地试验是一个有计划地试验-分析分析-改进的过程，是一项有效地提高产品可靠性的技术，其改进的过程，是一项有效地提高产品可靠性的技术，其目的是把受试设备处于近似于工作环境条件下进行试验，目的是把受试设备处于近似于工作环境条件下进行试验，使其暴露故障，进而分析故障、改进设计，并验证改进使其暴露故障，进而分析故障、改进设计，并验证改进措施的有效性，以提高产品固有可靠性。措施的有效性，以提高产品固有可靠性。 试验过程跟踪严格，故障记录完整。有完善的故障报告、分析和纠正措施系统（FRACAS），故障纠正过程有完整的、可追溯的记录。试验结果评估

6、方法正确，评估结果真实可信且不低于计划的可靠性增长目标 (Test, Analysis and Fix)注意：注意：在改进设计中有在改进设计中有可能可能引进新的引进新的系统性缺陷系统性缺陷； 对发现的缺陷，改进措施对发现的缺陷，改进措施不一定不一定能予以消除，能予以消除，有时只能有时只能降低其故障率降低其故障率。 大部分残余缺陷可通过可靠性筛选予以消除大部分残余缺陷可通过可靠性筛选予以消除（机械产品的（机械产品的磨合磨合及电子产品的及电子产品的老炼老炼等），剩下等），剩下 的部分残余缺陷则留在产品中，在的部分残余缺陷则留在产品中，在产品的寿命周产品的寿命周 期内随机出现。期内随机出现。 应保持

7、良好的应保持良好的可靠性设计可靠性设计工作，不应只依靠可工作，不应只依靠可靠性增长工作来改进不良设计。靠性增长工作来改进不良设计。（1）一般性的可靠性增长（2）可靠性增长管理 a.有一系列逐步提高的可靠性增长目标 b.充分利用寿命周期内的各项试验和运行结果试验-改进-再试验（Test-Fix-Test）如图(a)试验-发现问题-再试验（Test-Find-Test）如图(b)待延缓改进的试验-改进-再试验 如图(c)（Test-Fix-Test With Delayed Fixes）可靠性增长试验可靠性增长试验3种方式种方式NN时期序号；当 N 时, R(N) a ,可见a为R(N)增长上限;

8、当 N 0时, R(N) ab ,可见 ab 为R(N) 增长的初始水平.b 反映初始水平与R(N)增长上限的比值比值;c 反映R(N)增长速度,c增长速度。 在实际工程中，用用Compertz 增长模型曲线增长模型曲线调整管理计划、改进研究策略,使产品可靠性增长符合预期要求。 适用于航空电子设备及系统的可靠性增长预测杜安模型的前提：产品在可靠性增长过程中逐步逐步地纠正故障，所以产品的可靠性也是逐步的提高的，而不是多个多个故障集中的改进，而使可靠性突然大幅度提高。Duane 增长模型的表达式表达式 ktt)(假设可靠性增长试验开始时刻为t=0，t为试验过程所累积的试验时间，r(t)为试验时间（

9、从0到t时刻）内试验产品发生的故障数。则累积故障率可表示为：ttrt)()(tKKttrlnlnlnKtdtdr)1 (在产品可靠性增长试验中，累积故障率与累积试验时间在双对数坐在产品可靠性增长试验中，累积故障率与累积试验时间在双对数坐标图上趋近为一直线标图上趋近为一直线瞬时故障率1tKtK11)1(11若换成瞬时若换成瞬时MTBF表示，则表示，则)(00ttss；达到要求的总试验时间试验产品的瞬时数据初始点的时间；初始的；要求的MTBFMTBFMTBFsstt00nitnttttiiit,.2 , 1)()(,loglogloglog00111)1(, 1rddrKt当值。最初测得的值；时刻

10、观察到得试验初始点的时间；累积试验时间；MTBFMTBFtttt00预计预计(固有固有)的的 MTBF规定规定(可接受可接受 )的的 MTBF初始的初始的MTBF值值MBTF /h100050010100最高增长率最高增长率 =0.6增长率增长率 =0.5 =0.1最低增长率最低增长率试验条件下的累积工作时间试验条件下的累积工作时间 /h100000100001000系统固有的MTBF值与要求的MTBF值。增长线的起始MTBF值。MTBF增长率。增长试验所要求的总试验时间。=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、杜安曲线杜安曲线t/rt3） AMSAA 增长模型 AMSAA（Army materiel system analysis activity）美国陆军装备系统分析中心L.Crow提出的，根据根据Duane 增增长模型改进而来的长模型改进而来的。（1） AMSAA 增长模型的表达式表达式baTF 式中 F 时间T内累积失效数的期望值; a 初始可靠性的函数; b 反映改进效果的函数; T 累积试验时间。瞬时失效率：瞬时失效率：1)(babTdTdFT瞬时平均寿命：瞬时平均寿命：bTabTT11)(1)(（2）模型参数 a , b 的最大似然估计值的最大似然估计值为：FiibTTFbTFa1ln（

12、3） AMSAA 增长模型优度检验优度检验 增长试验数据是否符合AMSAA 模型？需要进行拟合优度检验。检验统计量为：拟合优度检验。检验统计量为：NibiNNiTTNC122212)(121式中 N = F 定时截尾F -1 定数截尾bFFb1给定显著性水平,查教材表查教材表8-5 临界量值表临界量值表）（2NC )( 22NNCC若则认为拟合良好，数据符合AMSAA 模型。 AMSAA 模型与Duane 模型具有内在联系，但AMSAA 模型可以直接用试验原始数据模型可以直接用试验原始数据(试验时间与失效数)，计算较为简单。因此，目前工程上广泛采用广泛采用AMSAA 模型模型。6.6寿命试验和

13、加速寿命试验长期贮存试验和长期工作寿命试验恒定应力加速寿命试验、步进应力加速寿命试验 和序进应力加速寿命试验加速寿命试验方法加速寿命试验方法试验目的试验对象试验条件试验截止时间测试周期失效判据数据记录和处理 a.进行试验时，产品的故障模式与故障物理不能改变。进行试验时，产品的故障模式与故障物理不能改变。 b.产品的寿命分布模拟不能改变，要保持同一性，即应产品的寿命分布模拟不能改变，要保持同一性，即应力和性能退化之间的关系不变。力和性能退化之间的关系不变。 c.加速过程应有规律，通常有三种方式。加速过程应有规律，通常有三种方式。（2）加速系数的确定）加速系数的确定（3）加速寿命试验中的累积损伤）

14、加速寿命试验中的累积损伤产品故障过程产品故障过程粗略估计值。被试产品的平均寿命的式中)(11ln1)(/iFtetFit解解：求F(ti)分别为4%，10%，20%，40%和60%时的ti/值 可通过查表得对应的ti/分别为： 0.04，0.10，0.22，0.51和0.92求F(ti)=4%时，ti/=0.04 ti=0.0480=3.2h 同理，可求得F(ti)=10%，20%，40%，60%时的测试时间为8h，17.6h，41h和73.6h。 测试时间安排数。结束试验时的样品失效式中rtFrnnrtF)()(例题：例题：已知条件同例6.1，求使累积失效概率达到60%时，在300、 250和200 下贮存寿命试验的截止时间。粗略估计值。被试产品的平均寿命的式中)(11lniFtirnntiln 300下贮存寿命试验的截止时间为 250下贮存寿命试验的截止时间为200 下贮存寿命试验的截止时间为)(11lniFtihtFt3 .736 . 011ln80)(11lnhtFt2756 . 011ln300)(11lnhtFt27496 . 011ln3000)(11ln