第61可靠性试验概述资料

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1、第6章 可靠性试验概述 (1)概述 1）目的 a）发现产品在设计、材料、元器件和工艺方面的各种缺陷； b）确认是否符合可靠性定量要求,可靠性试验是产品在研制和生产阶段提高和验证可靠性的必要工作项目； c）改善产品的使用完好性、减小维修费用提供信息。 可靠性是设计出来的，是制造出来的，也是试验出来的。,2）分类,a）可靠性试验它分为工程试验（环境应力筛选试验、可靠性研制试验及可靠性增长试验）及统计试验（可靠性鉴定试验、可靠性测定试验及可靠性验收试验）； 环境应力筛选（ESS） 工程试验 可靠性研制试验 (RDT) 可靠性增长试验（RGT） 可靠性试验 可靠性鉴定试验（RQT） 统计试验 可靠性测

2、定试验（RDT) 可靠性验收试验（PRAT） b）从试验场合，则分为实验室试验及现场可靠性试验。在这讲中，我们主要介绍实验室中进行可靠性试验的内容。,3）基本概念 a)可靠性试验本身是不能提高产品可靠性; b) 可靠性试验用来寻找和发现产品在设计、材料、元器件和工 艺方面的各种缺陷、针对暴露的产品各种缺陷,在研制和生产 阶段通过改进产品的设计,才能提高产品可靠性; c) 验证产品可靠性是否满足合同规定的要求，确认是否符合可 靠性定量要求; d) 寻找和发现产品各种缺陷的试验和提高产品可靠性的试验所 加的环境应力一般为加速应力; e) 各类验证产品可靠性的试验所加的环境应力一般为正常使用 应力。

3、,6.1 环境应力筛选（ESS）Environment stress screen,（1）作用：剔除产品缺陷及激发早期故障,在产品出厂前，有意将环境应力施加到产品上，使产品的潜在缺陷加速发展成早期故障，并加以排除，从而提高产品的可靠性。,(2) 环境应力筛选的目的,(3)环境应力筛选与试验的比较 表6-1 筛 选与试验的比较,*不包括元器件（零部件）筛 选。 *其中试验是指：设计鉴定试验和可靠性验证试验。,（4）筛选对象 不同组装等级（元器件级、组件级、单元级、设备或系统级）的环境应力筛选。,各级筛选剔除缺陷过程,(5) 要求 1)各组装等级100%进行ESS，并且,能 够 很快析出缺陷 析出

4、适当数量的固有缺陷 不 会 引起不适当的设计故障 诱发附加的故障 使设备性能下降或寿命降低 不 应 使筛选应力强度超过设计极限,2）筛选采用的环境应力类型,应力类型的选择优先采用温度循环和随机振动两者的组合。,应力,表6-2 常用的应力及其强度、费用和筛选效果,（6）温度循环和随机振动的各参数量对筛选效果的影响,1）温度循环参数量：温度范围、保持时间、温度 变化速率、循环次数。,t6,2）随机振动参数量：频率范围、加速度功率谱密度、加速度功率谱形。,表4-3 筛选前的准备工作和环境应力筛选程序,(7)环境应力筛选的应用范围,研制阶段或可靠性增长中激发材料、元器件、设计缺陷和工艺缺陷,可靠性增长

5、试验前预处理,备 件 的 筛 选,可靠性鉴定试验前预处理,组装件的筛选,可靠性验收试验前预处理,出厂交付前的筛选,产品维修后筛选,环境应力筛选,研制阶段,生产阶段,使用阶段,6.2 可靠性增长试验 （1）可靠性增长试验概述 可靠性增长试验是产品研制阶段中单独安排的一个可靠性工作项目，作为工程研制阶段的组成部分。保证产品进入批生产前的可靠性达到预期的目标。可靠性增长试验通常安排在工程研制基本完成之后和可靠性鉴定试验之前。 可靠性增长试验是一种有目标、有计划、有增长模型的专项试验。可靠性增长试验耗费的资源相当巨大，试验总时间通常为产品预期MTBF目标值的525倍，所以,并不是任何一个产品都合适进行

6、增长试验。,6.2 可靠性增长试验 （1）可靠性增长试验概述 可靠性增长试验是产品研制阶段中单独安排的一个可靠性工作项目，作为工程研制阶段的组成部分。保证产品进入批生产前的可靠性达到预期的目标。可靠性增长试验通常安排在工程研制基本完成之后和可靠性鉴定试验之前。 可靠性增长试验是一种有目标、有计划、有增长模型的专项试验。可靠性增长试验耗费的资源相当巨大，试验总时间通常为产品预期MTBF目标值的525倍，所以,并不是任何一个产品都合适进行增长试验。,（2）可靠性增长与可靠性增长试验的目的和一般方法,可靠性增长试验的目的是在研制阶段保证产品在进入批生产前的可靠性达到预期的目标。 可靠性增长试验的一般

7、方法是制定增长目标、确定增长模型, 通过试验发现产品故障, 根据故障分析,改进设计的这样一个不断反复试验改进过程。,(再）试验,故障分析,再设计（纠正）,可靠性增长试验过程,杜安（DUANE）模型,累积 MTBF：,瞬时 MTBF：,式中： -截矩（增长起始点）； m-增长率。,可靠性增长模型,AMSAA模型 以下不介绍，费用高不适用民用产品,6.3 可靠性研制试验 (RDT) (1)目的 通过对产品施加适当的环境应力、工作载荷,寻找产品中的设计缺陷,以改进设计,提高产品的固有可靠性水平。 (2)方法 试验、分析、改进。 (3)类型 可靠性强化试验(RET)、高加速寿命试验(HALT)、可靠性

8、增长摸试验。 (4) 适用时机 可靠性研制试验应在产品的研制阶段尽早开展，通过试验、分析与改进的过程来提高产品的固有可靠性水平。,(5)基本要求 1) 承制方在研制阶段应尽早开展可靠性研制试验，通过试验、分析、改进（TAAF）过程来提高产品的可靠性。 2) 可靠性研制试验是产品研制试验的组成部分，应尽可能与产品的研制试验结合进行。 3) 承制方应制定可靠性研制试验方案，并对可靠性关键产品，尤其是新技术含量较高的产品实施可靠性研制试验。必要时，可靠性研制试验方案应经订购方认可。 4) 可靠性研制试验前期可采用加速应力进行，以尽快找出产品的薄弱环节或验证设计余量。 5) 对试验中发生的故障均应纳入

9、故障报告、分析和纠正系统（FRACAS），并对试验后产品的可靠性状况作出说明。,(6) 工作要点 1)与可靠性增长试验不同之处在于可靠性研制试验没有增长目标，只要达到诱发故障,并通过改进设计，提高产品的固有可靠性水平的目的即可。 2)对于新技术含量较高的产品应安排可靠性研制试验，一般在合同中规定可靠性研制试验的项目。 3)民用产品可靠性研制试验可以采用加速应力进行，以识别薄弱环节并诱发故障或验证设计余量。加速应力可采用单应力步进加速或多应力同时加速。 4)在民用产品环境试验条件时，也可按照受试产品使用需要设计。,6.4 可靠性验证试验 1 目的与分类 （1）目的：是确认产品是否符合合同规定的可

10、靠性 定量要求。 （2）分类： 1）可靠性鉴定试验 为了验证设备设计是否符合规定的可靠性要求，应用能代表具有批准的技术状态的设备, 在规定的环境试验条件下进行可靠性鉴定试验。若无其他规定，则至少要用两台设备进行定时截尾试验方案的鉴定试验。统计试验方案应是订购方规定或同意的GB5080中的方案。,2)可靠性验收试验 为了确定生产的设备是否符合规定的可靠性要求，应按规定的抽样原则从各生产批次中抽取设备, 在与可靠性鉴定试验相同的环境试验条件下进行可靠性验收试验，这些受试设备应能代表其所属批次的特征。验收试验统计试验方案应从GB5080中给出的序贯截尾试验方案或定时截尾试验方案。 （3）验证试验(统

11、计试验)方案的分类 指数寿命型：定时截尾、序贯截尾、定数等方案 成败型：一次抽样、序贯截尾等方案,2 验证试验的可靠性度量和决策风险的术语定义 （1）可靠性的度量（指数分布） 平均故障间隔时间（MTBF）的验证区间demonstrated MTBF interval（L ，u）- 在试验条件下真实 MTBF的可能范 围，即在所规定的置信度下对MTBF的区间估计。 MTBF的观测值（点估计）observed MTBF（ ）- - 设备 总工作时间除以关联(责任)故障数。 MTBF的检验下限 lower test MTBF（1）-拒收的MTBF值。 统计试验方案以高概率拒收MTBF真值接近1的设备

12、。,2 验证试验的可靠性度量和决策风险的术语定义 （1）可靠性的度量（指数分布） MTBF的检验上限（0）upper test MTBF（0）- 可接收的 MTBF值。它等于鉴别比d乘以MTBF检验下限1。统计试验方案 以高概率接收MTBF真值接近0的设备。 MTBF的预计值（p）predicted MTBF（p） 用规定的可靠性预计方法确定的MTBF值。它取决设备设计和使用环境，数值上应等于或大于0 ，以保证设备在可靠性试验期间能以高概率接收。,（2）判决（决策）风险 decision risk 由使用方风险、生产方风险和鉴别比组成。 使用方风险（）consumers risk（） MTFB

13、的真值等于其检验下限1时设备被接收的概率。当 MTBF真值低于1时设备被接收的概率将低于。 生产方风险（）producers risk（） MTFB的真值等于其检验上限0时设备被拒收的概率。当 MTBF真值大于0时设备被拒收的概率将低于。 鉴别比（d） discrimination ratio（d） MTBF的检验上限0与检验下限1的比值。 d=0/1,(3)关于决策风险说明 生产方风险-MTBF的真值等于其检验上限。时设备被拒收的概率。当MTBF的真值大于。时设备被拒收的概率将低于 。 使用方风险-MTBF的真值等于其检验下限1时设备被接收的概率。当MTFB的真值低于1时设备被接收的概率将低

14、于 。 鉴别比 d=。/1 。,鉴别比太大给产品设计带来困难，因要求预计值p。,3 验证试验方案（指数寿命型统计试验方案） (1)定时截尾统计试验方案 随机抽取一组样本量为n的样本进行可靠性鉴定试验。试验进行到累积时间达到预定值T*时截止。 设在试验过程中共出现r次故障。如果rAc(接收数)，认为批产品可靠性合格，可接收；如果rRc(拒收数)，认为批产品可靠性不合格，拒收。其方框图如图 。,定时截尾方案方框图,当已知决策风险、鉴别比, 則试验时间、判决故障数可由下表4.4查得,该表通过公式计算得到。 表4-4 标准型定时试验方案简表(GJB899),（1）定时截尾统计试验方案,表4-5 短时高

15、风险定时试验方案简表(GJB899),（1）定时截尾统计试验方案 表4-6 GB/T5080.7推荐的部分定时截尾试验方案,（2）序贯截尾试验方案,表4-7 标准型序贯试验方案简表,注：1）名义值又叫标称值，用来称呼各方案的决策风险。,（2）序贯试验方案,表4-8 短时高风险序贯试验方案简表,序贯截尾试验,拒收区,接收区,继续 试验区,接收,拒 收,序贯截尾试验方案验证试验（统计试验方案）,示例2 设: =20%, d=1.5 判别标准（方案2）,总试验时间（1 的倍数）2）,注：1）总试验时间是所有受试设备工作时间的总和 2）实际判决时间等于标准化判决时间t乘以MTBF的检验下限1,判别标准（方案2）,表 4-9 接收拒收判决标准,注：1）总试验时间是所有受试设备工作时间的总和 2）实际判决时间等于标准化判决时间t乘以MTBF的检验下限1,表 6-10 各统计试验方案分类优缺点及适用范围,4 可靠性验证试验的条件（剖面） （1）试验剖面的制定： 从任务剖面环境剖面试验剖面 任务剖面 任务剖面是对设备在完成规定任务这段时间内所要经历的全部重要事件和状态的一种时序描述。它仅是寿命剖面的一部分。 (*寿命剖面: 是产品从交付到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部重要事件和状态的一种时序描述。) 环境剖面试验剖面,（2）试