可靠性试验课件

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1、2020/9/30,Reliability Prediction,1,第九讲 可靠性试验Reliability Text,一、可靠性试验概述,1.可靠性试验的定义 了解、评价、分析和提高产品（包括系统、设备、零部件及材料）可靠性而进行的试验的总称。 2.可靠性试验的目的 (1)发现产品设计、工艺方面的缺陷、为产品的改进提供依据 (2)获取评价产品的可靠性水平所需的数据资料，验证可靠性指标 (3)为改善产品的战备完好性、提高任务成功性、减维修及保障费用提供信息,2020/9/30,2,Reliability Prediction,可靠性试验的全阶段性,2020/9/30,3,Reliabilit

2、y Prediction,可靠性试验的分类,（一）按试验目的分类 国军标GJB450将可靠性试验分为两大类，四个工作项目。,工程试验的目的是暴露缺陷；统计试验的目的评价产品的可靠性水平，验证产品是否达到了规定的可靠性水平。,2020/9/30,4,Reliability Prediction,可靠性试验的分类,(二) 按试验场地分类 内场(实验室) 可靠性试验；外场(现场)可靠性试验 实验室(内场)试验 在实验室内模拟产品的现场（实际）使用条件 或在规定的工作及环境条件下进行的试验 优点： 可测得产品的固有可靠性； 试验(故障)可以再现； 由于试验条件可以控制，所以试验结果具有可比性； 数据收

3、集和分析较方便。 缺点： 不能完全模拟现场使用真实条件； 试验费用大； 子样少。,2020/9/30,5,Reliability Prediction,可靠性试验的分类,现场（外场）可靠性试验 在使用现场实际使用状态下进行的可靠性试验 优点： 可获得产品的使用可靠性； 真实的使用条件(包括环境条件、工作条件、使用维护条件）； 费用小； 子样大； 缺点： 数据收集和分析较困难，信息丢失多、数据准确性和完整性差； 不能严格控制试验条件，随机性大； 试验（故障）再现的可能性低； 组织管理工作复杂。,2020/9/30,6,Reliability Prediction,可靠性试验的分类,（三）根据试验

4、截止情况分类 a.全数寿命试验:样本全部失效才停止试验。这种试验可以获得较完整的数据，统计分析结果也较为可信。但是所需试验时间较长，甚至难以实现。 b.定时截尾寿命试验：试验到规定的时间，不管样本已失效多少，试验就截止。 c.定数截尾寿命试验：试验到规定的失效数时试验就截止。若规定失效数为全部试样n，即为全数寿命试验。,2020/9/30,7,Reliability Prediction,定时截尾寿命试验,1.事先规定试验截尾时间（图示说明） 2.有替换、无替换 3.优点： 事先已确定最大累积试验时间，便于计划管理； 可以对产品MTBF的真值进行估计，应用广泛。 4.缺点 无论对于质量很好或很

5、差的产品，做出判断都要经最大的累积试验时间或故障数,2020/9/30,8,Reliability Prediction,定时截尾寿命试验,2020/9/30,9,Reliability Prediction,定数截尾试验,(1)事先规定试验截尾的故障数tr（图示说明） (2)有替换Vs.无替换 (3)缺点 不易事先估计所需试验时间，实际应用较少,2020/9/30,10,Reliability Prediction,序贯截尾试验,1、按事先拟定的接收、拒收及截尾时间线，在试间，对受试产品进行连续地观测，并将累积的相关试验时间和故障数与规定的接收、拒收或继续试验的判据做比较（图示说明） 2、优

6、点 做出判断所要求的平均故障数和平均累积试验时间最小，常用于可靠性验收试验 3、缺点 随产品质量不同，总的试验时间差别较大，尤其对于产品，由于不易做出判断，最大累积试验时间或故障数可能会超过相应的定时截尾试验方案,2020/9/30,11,Reliability Prediction,序贯截尾试验,2020/9/30,12,Reliability Prediction,可靠性试验分类,（四）按抽样方式 1.全数试验 产品批每个产品都进行试验，如环境应力筛选试验 2.抽样试验 在产品批中按事先规定好的试验方案，随机抽取有限数量的样品进行试验，如可靠性鉴定试验、可靠性验收试验,2020/9/30,

7、13,Reliability Prediction,二、环境应力筛选试验（ESS）,1、目的 在产品交付使用前发现和排除不良元器件、制造工艺和其他原因引入的缺陷造成的早期故障。 2、时机 产品研制阶段、生产（如装配前）阶段和使用（如大修后）阶段。 3、原理 利用加剧的应力，在短时间内将产品内部的一些潜在缺陷加速扩大，使其变成故障。,2020/9/30,14,Reliability Prediction,环境应力筛选试验（ESS）,2020/9/30,15,Reliability Prediction,环境应力筛选试验（ESS）,注意事项 1）不应改变产品失效机理 2）不必准确模拟产品真实环境条

8、件，但也不能超过规定值，只是剔除早期故障，不能引入故障 3）筛选不直接提高可靠性，只有通过改进设计或工艺才能提高固有可靠性 4）关键设备，要实施3级100%的筛选 5）不能代替鉴定试验、验收试验,2020/9/30,16,Reliability Prediction,三、可靠性增长试验（RGT）,1、定义 指在研制阶段，产品性能基本达到规定要求之后所进行的暴露缺陷、分析和改进设计，以提高产品可靠性所做的试验。 2、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。 3、时机 产品的研制阶段后期，产品的技术状态大部分已经确定。 4、适用 新

9、研复杂产品、关键产品（其它一般新研和沿用产品采取一般RG）。,2020/9/30,17,Reliability Prediction,可靠性增长试验（RGT）,2020/9/30,18,Reliability Prediction,实现可靠性增长的要素,1、通过分析和试验发现故障源 2、发现问题的反馈 3、根据发现的问题，采取有效的改正措施 可靠性增长的速度取决于上述三个要素实现的完善程度,2020/9/30,19,Reliability Prediction,可靠性增长的方法,2020/9/30,20,Reliability Prediction,对比分析：一般RG 与 RGT,2020/9

10、/30,21,Reliability Prediction,对比分析：RGT Vs. RQT,2020/9/30,22,Reliability Prediction,可靠性增长试验注意事项,1）根据产品特点、重要程度、经费、进度等条件，权衡分析确定RGT方法，不一定都进行。 2）试验本身只能暴露问题，不能提高产品的固有可靠性，必须采取改正措施防止故障的再现。 3）必须建立健全的FRACAS（故障报告、分析和纠正措施系统），监控可靠性增长情况。 4）试验应模拟产品真实环境。 5）应在设计定型前做。 6）试验样品应能反映小批生产时的技术状态及生产过程，并已通过了ESS和环境鉴定试验。 7） 强调：

11、可靠性增长试验是一个试验分析改进试验（TAAF）的过程，不能狭义地理解为某次试验。,2020/9/30,23,Reliability Prediction,可靠性增长试验的试件要求,1、具有规定的功能，并检查合格 2、通过环境试验 3、通过必要的环境应力筛选 4、具有最新状态（结构、布局、设计和工艺更改、） 5、试验件数1件，最好2件,2020/9/30,24,Reliability Prediction,可靠性增长摸底试验,定义： 为了了解产品的可靠性与规定要求的差距所进行的试验。 目的：通过短时间的试验，暴露产品设计、工艺等方面缺陷，进行分析，采取有效的改进措施，使产品可靠性得到增长，并具

12、有一定的可靠性水平。 用于：研制阶段中期。 “可靠性增长摸底试验” 属于可靠性研制试验的范畴（GJB450A工作项目402）。,2020/9/30,25,Reliability Prediction,可靠性增长摸底试验应用情况,九十年代初，为了以较少的费用，暴露设计和工艺过程的缺陷，采取有效的改进措施，确保XX飞机首飞和调整试飞的顺利进行，根据“七五”期间大量可靠性试验结果统计发现，产品在100小时左右的试验时间内能发现50%的故障，因此在使用方的大力支持下，在XX飞机首飞前，对火控系统和电源系统总共20余项产品进行了100小时的可靠性增长摸底试验。该试验不验证产品可靠性指标，只是暴露问题并及

13、时改进。实践证明，效果是显著的。后来其它型号都采用了此方法。,2020/9/30,26,Reliability Prediction,可靠性增长试验的效益,2020/9/30,27,Reliability Prediction,可靠性增长试验的效益,2020/9/30,28,Reliability Prediction,可靠性增长的数学模型,定义： 是一个数学式，描述了产品在可靠性增长试验过程中产品可靠性的增长规律或总趋势 目的： 1、使可靠性增长做到有计划（试验时间和增长速度） 2、能动态评估当前的可靠性水平 3、能预测将来的可靠性水平 种类，近十种： 图分析法杜安（Duane）模型：简单易

14、于理解 统计分析法AMSAA模型：坚实的统计学基础,2020/9/30,29,Reliability Prediction,Duane模型可修产品,2020/9/30,30,Reliability Prediction,AMSAA模型,1、前提假设 AMSAA模型把可修产品在RGT过程中关联故障的累积过程建立在随机过程理论基础上，认为关联故障的累积过程是一个特定的非齐次Poisson过程。 2、AMSAA模型是Duane模型的概率解释 3、AMSAA模型建立在严格的随机过程理论基础上，在评估RGT试验结果时有一系列的统计分析方法增长趋势检验；模型参数点估计；拟合优度检验；最终MTBF估计，,2

15、020/9/30,31,Reliability Prediction,四、寿命试验,1、目的 验证产品在规定的条件下的使用寿命、储存寿命是否达到规定的要求。 发现产品中可能过早发生耗损的零部件，以确定影响产品寿命的根本原因和可能采取的纠正措施。 2、时机 产品设计定型阶段，产品已通过环境鉴定试验，产品的技术状态已固化。 3、前提条件：具有耗损特性的产品。,2020/9/30,32,Reliability Prediction,产品的寿命参数,用于度量产品的耐久性 首次大修期限（首翻期） 使用寿命 大修间隔期（翻修间隔期） 总寿命 储存寿命（储存条件下） 可靠寿命（给定可靠度） 寿命单位可以是时

16、间单位，也可以是循环次数、里程等。,2020/9/30,33,Reliability Prediction,寿命试验的分类,1、使用寿命试验（模拟使用状态） 验证首翻期、使用寿命等指标 2、储存寿命试验（模拟储存条件，如导弹类产品） 验证储存寿命指标 3、加速寿命试验（恒定应力、步进应力、序进应力）,2020/9/30,34,Reliability Prediction,加速寿命试验（ALT）,1、用加大应力，而又不改变故障机理的办法，使产品的故障发生得到加速，称之为ALT； 2、根据ALT结果可以外推正常使用条件下的产品寿命； 3、尤其对于长寿命、高可靠产品，只能ALT,2020/9/30,35,Reliability Prediction,五、可靠性试验的实施,可靠性试验的实施要素 1、试验条件 2、故障和故障判据 3、剖面（寿命、任务、环境、试验） 4、可靠性试验大纲（计划） 5、可靠性试验标准 6、,2020/9/30,36,Reliability Prediction,试验条件,既要考虑到受试产品的固有特性，还有考虑到影响受试产品故障出现的其他