可靠性試驗(yàn)作為暴露產(chǎn)品缺陷、驗(yàn)證產(chǎn)品可靠性水平的重要手段,在陸軍地面作戰(zhàn)電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。常見的可靠性試驗(yàn)類型包括可靠性研制試驗(yàn)、可靠性增長試驗(yàn)、可靠性增長摸底試驗(yàn)、可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)。除可靠性研制試驗(yàn)不局限于綜合應(yīng)力外,其余類型均屬于綜合環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn),通常采用的應(yīng)力包括恒定溫度、溫度變化、振動(dòng)、電應(yīng)力等。可靠性試驗(yàn)應(yīng)力的選擇起到非常關(guān)鍵的作用,直接影響到可靠性指標(biāo)是否達(dá)成。
一、確定應(yīng)力的優(yōu)先次序
1、實(shí)測應(yīng)力
根據(jù)裝備在實(shí)際使用中執(zhí)行典型任務(wù)剖面時(shí),在受試產(chǎn)品安裝位置附近測得的數(shù)據(jù),經(jīng)過處理后確定的應(yīng)力。
2、估計(jì)應(yīng)力
根據(jù)處于相似位置,具有相似用途的產(chǎn)品在執(zhí)行相似任務(wù)剖面時(shí)測得的數(shù)據(jù),經(jīng)過分析處理后確定的應(yīng)力。只有在無法得到實(shí)測應(yīng)力的情況下才使用估計(jì)應(yīng)力。
3、參考應(yīng)力
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)給出的應(yīng)力或提供的數(shù)據(jù)、公式和方法到處的應(yīng)力,只有在無法得到實(shí)測應(yīng)力或估計(jì)應(yīng)力的情況下才使用參考應(yīng)力。
二、通常采用的應(yīng)力類型
電應(yīng)力;振動(dòng)應(yīng)力;溫度應(yīng)力;濕度應(yīng)力;溫度+濕度+振動(dòng)綜合應(yīng)力等。
1、電應(yīng)力
電應(yīng)力應(yīng)包括產(chǎn)品的通斷電循環(huán)、規(guī)定的工作模式及工作周期、規(guī)定的輸入標(biāo)稱電壓及其最大的允許偏差。
2、振動(dòng)應(yīng)力
振動(dòng)應(yīng)力量值和剖面應(yīng)按產(chǎn)品的現(xiàn)場使用類別、產(chǎn)品的安裝位置和預(yù)期使用情況確定。要注意考慮振動(dòng)類型、頻率范圍、振動(dòng)量級、施加振動(dòng)的方向等。
3、溫度應(yīng)力
溫度應(yīng)力應(yīng)真實(shí)地模擬受試產(chǎn)品在使用中經(jīng)歷的實(shí)際環(huán)境。確定溫度應(yīng)力時(shí),至少考慮以下內(nèi)容:
a.起始溫度(熱浸、冷浸);
b.工作溫度(范圍、溫度變化率和持續(xù)時(shí)間);
c.每個(gè)任務(wù)剖面的溫度變化情況;
d.冷卻氣流(設(shè)備功耗、擁擠情況及冷卻空氣流動(dòng)情況等)。
4、濕度應(yīng)力
試驗(yàn)循環(huán)期間一般對濕度不要求,只是在需要的時(shí)候,如預(yù)計(jì)現(xiàn)場使用中會(huì)出現(xiàn)冷凝、結(jié)霜或結(jié)冰時(shí)才在試驗(yàn)循環(huán)的適當(dāng)階段噴入水蒸汽,來模擬使用中經(jīng)歷的環(huán)境條件。
5、產(chǎn)品工作循環(huán)
產(chǎn)品工作循環(huán)應(yīng)模擬現(xiàn)場工作情況
三、可靠性試驗(yàn)試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)如何選擇呢,若訂購方?jīng)]有規(guī)定,那么可靠性試驗(yàn)應(yīng)該在電壓輸入、溫度試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、濕度試驗(yàn)和其他有關(guān)試驗(yàn)條件的綜合作用下實(shí)現(xiàn)。這些試驗(yàn)條件的量值應(yīng)根據(jù)設(shè)備的任務(wù)剖面和環(huán)境剖面來確定。
1、任務(wù)剖面
是對產(chǎn)品在完成規(guī)定任務(wù)這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的全部重要事件和狀態(tài)的一種時(shí)序描述。它僅是壽命剖面的一部分,例如導(dǎo)彈的掛飛階段和自由飛階段。一種設(shè)備可用于執(zhí)行單一任務(wù),也可用于執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù),因此,任務(wù)剖面可以是一個(gè),也可以是多個(gè)。任務(wù)剖面決定產(chǎn)品在使用中將會(huì)遇到的主要環(huán)境條件的基礎(chǔ),它取決于設(shè)備的使用要求。
2、環(huán)境剖面
產(chǎn)品在貯存、運(yùn)輸、使用過程中將會(huì)遇到的各種主要環(huán)境參數(shù)和時(shí)間的關(guān)系圖,它可以是根據(jù)任務(wù)剖面繪制。每個(gè)任務(wù)剖面對應(yīng)一個(gè)環(huán)境剖面,所以環(huán)境剖面可以是一個(gè),也可以是多個(gè)。試驗(yàn)剖面:它是直接供試驗(yàn)用的環(huán)境參數(shù)與時(shí)間的關(guān)系圖,是按照一定的規(guī)則對環(huán)境剖面進(jìn)行處理后得到的。
3、試驗(yàn)剖面試驗(yàn)剖面還考慮了任務(wù)剖面意外的環(huán)境條件,例如飛機(jī)起飛前地面停機(jī)和開機(jī)的溫度環(huán)境。對設(shè)計(jì)用于執(zhí)行一種任務(wù)的產(chǎn)品,試驗(yàn)剖面和環(huán)境剖面和任務(wù)剖面呈現(xiàn)一一對應(yīng)的關(guān)系,對于設(shè)計(jì)用于執(zhí)行多個(gè)任務(wù)的產(chǎn)品,應(yīng)該按照一定的規(guī)則將多個(gè)試驗(yàn)剖面合成一個(gè)試驗(yàn)剖面。為了盡量真實(shí)的模擬設(shè)備在使用中遇到的實(shí)際環(huán)境,應(yīng)優(yōu)先選擇實(shí)測應(yīng)力,特別是振動(dòng)應(yīng)力和溫度應(yīng)力,當(dāng)然,也可以使用估計(jì)應(yīng)力。
四、示例:地面固定設(shè)備的可靠性應(yīng)力選擇
地面固定設(shè)備一般不進(jìn)行循環(huán)試驗(yàn),但在可靠性試驗(yàn)開始前需要對每臺設(shè)備在不加電的情況下進(jìn)行一次振動(dòng)試驗(yàn)。地面固定設(shè)備一般采用電應(yīng)力、振動(dòng)應(yīng)力、溫度應(yīng)力。
1、電應(yīng)力:50%的時(shí)間輸入電壓為設(shè)計(jì)的標(biāo)稱電壓;25%的時(shí)間輸入電壓為設(shè)計(jì)標(biāo)稱電壓的上限;其余25%的時(shí)間輸入電壓為設(shè)計(jì)標(biāo)稱電壓的下限。若無其他規(guī)定,則輸入電壓的變化范圍應(yīng)為標(biāo)稱電壓的±10%。應(yīng)該按照產(chǎn)品的使用情況來確定工作循環(huán)的時(shí)間,如產(chǎn)品定為每天4小時(shí),8小時(shí),16小時(shí)或包括定期停止工作進(jìn)行維修在內(nèi)的24小時(shí)的連續(xù)工作,則工作循環(huán)的時(shí)間為4小時(shí),8小時(shí),16小時(shí)或24小時(shí)。產(chǎn)品通電工作狀況應(yīng)占試驗(yàn)時(shí)間的90%。具體的斷電時(shí)間段應(yīng)隨機(jī)選擇。
2、振動(dòng)應(yīng)力:通常情況下,不加振動(dòng)應(yīng)力,但產(chǎn)品在可靠性試驗(yàn)開始前應(yīng)完成運(yùn)輸過程中預(yù)期的振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)。對于產(chǎn)品可能會(huì)帶包裝或不帶包裝,那么試驗(yàn)的時(shí)候就要注意。一般選擇隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的居多,但是也會(huì)有選擇正弦振動(dòng)試驗(yàn)的。
3、溫度應(yīng)力:一般分為低溫溫度和高溫溫度點(diǎn) (如冷浸溫度-40℃,熱浸溫度為+85℃),如果產(chǎn)品裝在有自動(dòng)控制的空調(diào)和加溫的建筑物內(nèi),則工作環(huán)境溫度取20℃;若產(chǎn)品裝在無空調(diào)的建筑物內(nèi),夏季溫度很高的情況,則工作環(huán)境溫度應(yīng)需40℃;若產(chǎn)品裝在無空調(diào)的建筑物內(nèi),又處于亞熱帶或熱帶時(shí),則50%的試驗(yàn)時(shí)間的工作環(huán)境溫度為60℃,25%時(shí)間為40℃,其他25%時(shí)間內(nèi)為20℃。
4、若合同中沒有明確規(guī)定,一般不需要進(jìn)行濕度試驗(yàn)。對于有的產(chǎn)品可能一直處于工作狀態(tài)下,那么應(yīng)該整改試驗(yàn)期間都需要施加電應(yīng)力,沒有斷電的時(shí)間。當(dāng)然也有的設(shè)備在特殊的場合下工作,也許只涉及一種應(yīng)力類型,那么就選擇一種應(yīng)力來做,若涉及多種應(yīng)力類型,那么要盡量選擇多種應(yīng)力綜合來做。
可靠性試驗(yàn)的循環(huán)時(shí)間一般都是24小時(shí)為一個(gè)周期,或者是24小時(shí)的可約小時(shí)數(shù)。可靠性試驗(yàn)的應(yīng)力選擇是可靠性試驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵指標(biāo),若是應(yīng)力選擇錯(cuò)誤,就達(dá)不到考核的可靠性指標(biāo)。
五、受試產(chǎn)品數(shù)量的選擇
1、對于可靠性鑒定試驗(yàn),統(tǒng)計(jì)方案所需要的樣品數(shù)量應(yīng)按合同規(guī)定,或有承制方與訂購方共同商定。若無具體規(guī)定時(shí),至少應(yīng)有兩臺產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)。
2、對于可靠性驗(yàn)收試驗(yàn),若訂購方?jīng)]有其他規(guī)定,每批產(chǎn)品至少應(yīng)有兩臺進(jìn)行試驗(yàn)。推薦的樣本大小為每批產(chǎn)品的10%,但最多不超過20臺,僅在特殊情況下才采用全數(shù)試驗(yàn)(100%抽樣)。
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