可靠性试验技术简介-20160815

广电计量可靠性实习班：褚嘉运2016.08.15可靠性试验技术简介目录可靠性增长试验4故障率试验、元器件筛选1环境应力筛选2可靠性研制试验3可靠性验证试验5典型试验比较5故障率试验、元器件筛选基本概念：

故障率试验：针对标准、手册中没有给出的特殊器件，尤其是机电产品的自制件，为获得产品故障率而进行的试验，它是一种为确定产品的故障率等级而进行的试验。

元器件筛选：为剔除有缺陷的元器件而进行的试验，也称老炼。试验目的：故障率试验：获得产品的故障率，为可靠性预计提供数据

元器件筛选：剔除有缺陷的元器件试验阶段：

研制初期故障率试验、元器件筛选基本概念：

通过对产品施加合理的环境应力（如振动、温度等）和电应力，将其潜在的缺陷激活成故障，通过检验发现，通过采取有效措施加以排除，是迅速暴露产品的隐患和激发缺陷最有效的一种筛选方法。环境应力筛选（ESS）试验目的：剔除早期故障试验阶段：研制的各个阶段、装机以及各项试验之前环境应力筛选（ESS）试验特点：·不必精确模拟真实的环境条件，应该模拟规定条件的各种工作模式·一般元器件、部件（组件）、产品（设备）三级均需进行环境应力筛选·应对百分之百的产品进行·环境应力筛选对于不存在缺陷而性能良好的产品应是非破坏性试验，对于有潜在缺陷的产品应能诱发其故障。

·不改变产品的故障机理

·不能代替可靠性验证试验，但通过筛选的产品有利于验证的顺利通过环境应力筛选（ESS）试验方法：常规筛选常规筛选是目前工程应用最为广泛的一种方法。常规筛选是指不要求筛选结果与产品可靠性指标和成本阈值建立定量关系的筛选。筛选所用的方法是凭经验确定的。仅以筛选出早期故障为目标。如果筛选条件选择不当，筛选后的产品不一定能达到故障基本恒定阶段。筛选程序由初始性能检测、环境应力筛选（缺陷剔除、无故障检查）及最后性能检测等组成环境应力筛选（ESS）试验方法：常规筛选常规筛选最常用的是温度循环和随机振动顺序施加的方法，GJB1032-1990常规筛选方法如下：环境应力筛选（ESS）试验方法：常规筛选常规筛选的另一种比较常用的方法是温度与随机振动综合施加的方法，NAVMATP-9492推荐的一种常规筛选方法如下：复杂程度筛选循环数一般（100个元件）1中等复杂（500个元件）3复杂（2000）6特别复杂（5000）10环境应力筛选（ESS）试验方法：定量筛选定量筛选是指要求筛选效果、成本与产品可靠性现场的故障修理费用之间建立定量关系的筛选。定量筛选应在产品结构设计已确定（包括选用元器件）和掌握了筛选应力对其影响方面的信息情况下才能进行。定量筛选目标：使筛选后产品残留的缺陷密度与产品的可靠性要求值达到一致的水平，即真正达到恒定故障率；保证筛选后所交付产品的无可筛缺陷概率达到规定的水平（满足成品率要求）；筛选中排除每个故障的费用低于现场排除每个故障的平均费用，即低于成本阈值。环境应力筛选（ESS）试验方法：定量筛选试验要具备的条件：·交付产品有可靠性定量目标值；·具备定量环境应力筛选所必须的数据，如元器件缺陷率、筛选所用应力的筛选度和监测仪的检测效率；·有经验丰富的筛选专家环境应力筛选（ESS）基本概念：可靠性研制试验(ReliabilityDevelopmentTest)是通过向受试产品施加应力，将产品中存在的材料、元器件、设计和工艺缺陷激发成为故障，进行故障分析定位后，采取纠正措施加以排除，是一个试验、分析、改进的过程(TestAnalysisandFix)，即TAAF过程。可靠性研制试验包括：可靠性增长摸底试验(或可靠性摸底试验)、可靠性强化试验（RET）或高加速寿命试验（HALT）、GJB1407规定的可靠性增长试验也可视为一种特殊的可靠性研制试验可靠性研制试验基本概念：可靠性增长摸底试验是根据我国国情开展的一种可靠性研制试验。它是一种以可靠性增长为目的，无增长模型，也不确定增长目标值的短时间可靠性增长试验。根据工程经验，通常可靠性增长摸底试验的试验时间取100~200小时较为合适。可以统一规定，也可以根据产品复杂程度、重要度、技术特点、可靠性要求等因素对各种产品分别确定试验时间。若分别确定试验时间，通常可取该产品MTBF设计定型最低可接受值的10%~20%左右。可靠性研制试验——可靠性增长摸底实验试验目的：

在模拟实际使用的综合应力条件下，用较短的时间、较少的费用暴露产品的潜在缺陷，并及时采取纠正措施，使产品的可靠性水平得到增长，保证产品具有一定的可靠性和安全性水平，同时为产品以后的可靠性工作提供信息。试验阶段：研制阶段初期或中期，对航空机载产品一般安排在首飞装机前或调整试飞初期进行可靠性研制试验——可靠性增长摸底实验试验对象的选取原则：应以较为复杂的、重要度较高的、无继承性的新研或改型产品为主要对象。具体选取原则为：·主要是电子产品。对于部分电气、机电、光电等产品，如果试验条件允许，也可安排可靠性增长摸底试验。

·重要度较高的A、B类关键产品。

·大量采用新技术、新材料、新工艺，技术跨度大、技术含量高，缺乏继承性等技术特点的新研产品。

·含电子元器件数量和种类较多的关键复杂产品。可靠性研制试验——可靠性增长摸底实验基本概念：可靠性强化试验(ReliabilityEnhancementTesting，RET)是一种通过系统地施加逐步增大的环境应力和工作应力，激发和暴露产品设计中的薄弱环节，以便改进设计和工艺，提高产品可靠性的试验，又称加速应力试验(AST)、高加速寿命试验(HALT)等。可靠性强化试验的主要对象为较为复杂的、重要度较高的、无继承性的新研或改型电子产品，同时类似的电气、机电及光电产品也可适当考虑。可靠性研制试验——可靠性强化试验（RET）试验目的：

在通过系统地施加逐步增大的环境应力和工作应力，激发和暴露产品设计中的薄弱环节，以便改进设计和工艺，提高产品可靠性试验阶段：研制中期，航空产品常用于首飞和调整试飞前可靠性研制试验——可靠性强化试验（RET）技术特点：技术规范极限：由适用方或承制方规定的应力极限。设计极限：承制方在设计产品时，考虑设计余量而设计的极限。工作极限：产品正常工作的极限。破坏极限：产品出现不可逆失效的应力极限。可靠性研制试验——可靠性强化试验（RET）实施方法：可靠性研制试验——可靠性强化试验（RET）基本概念：可靠性增长试验是为暴露产品的薄弱环节，有计划、有目标地对产品施加模拟实际环境的综合环境应力及工作应力，以激发故障，分析故障和改进设计与工艺，并验证改进措施有效性而进行的试验。其目的是暴露产品中的潜在缺陷并采取纠正措施，使产品的可靠性达到规定值。可靠性增长试验是工程研制阶段中单独安排的一个可靠性工作项目，其核心是试验—分析—改进(TAAF)过程。试验本身不能提高产品的可靠性，只有对通过试验暴露的缺陷进行分析改进，才能使产品的可靠性得到增长。试验条件通常模拟产品的实际使用条件，成功的可靠性增长试验可以代替鉴定试验。可靠性增长试验（RGT）试验目的：

·提高产品质量，增强竞争力；

·降低全寿命周期费用试验阶段：研制后期，可靠性鉴定试验之前可靠性增长试验（RGT）增长模型：按故障性质分：

·连续模型：Duane模型、AMSAA(或Crow)模型、Aroef模型、IBM模型、Lloyd-Lipow模型、Cox-Lewis模型、ERG模型等

·离散模型：Gompertz模型、Lloyd-Lipow模型、Wolman模型、Barlow-Scheuer模型、ARIMA模型、EDRIC模型、Singpurwalla模型等

按增长方式分：

·时间函数模型

·顺序约束模型可靠性增长试验（RGT）增长模型：按故障性质分：

·连续模型：Duane模型、AMSAA(或Crow)模型、Aroef模型、IBM模型、Lloyd-Lipow模型、Cox-Lewis模型、ERG模型等

·离散模型：Gompertz模型、Lloyd-Lipow模型、Wolman模型、Barlow-Scheuer模型、ARIMA模型、EDRIC模型、Singpurwalla模型等

按增长方式分：

·时间函数模型

·顺序约束模型可靠性增长试验（RGT）Duane模型：以累积故障率表示的Duane模型设可修产品的累积试验时间t，在试验时间(0,t]内产品的累积故障数为N(t)。Duane模型引入了累积故障率的概念，即产品的累积故障率定义为累积故障数N(t)与累积试验时间t之比：Duane模型指出，在产品试验过程中，只要不断地对产品进行改进，累积故障率与累积试验时间之间的关系为：

瞬时故障率：

可靠性增长试验（RGT）Duane模型：以MTBF表示的Duane模型对于指数分布，有同理，瞬时MTBF为：可靠性增长试验（RGT）Duane模型可靠性增长曲线：可靠性增长试验（RGT）计划增长曲线·确定起始点·趋稳定增长率m·确定总试验时间T计划瞬时增长曲线累计增长曲线瞬时增长曲线基本概念：通过客观证据的提供与检查，验明是否符合规定的要求称为“验证”（verification）。可靠性验证试验包括可靠性鉴定试验（RQT）和可靠性验收试验（RAT）。可靠性鉴定试验和可靠性验收试验属于统计试验,是用数理统计方法验证产品可靠性是否符合规定要求。统计试验的目的是度量和验证产品的可靠性，并给出可靠性验证值。可靠性验证试验，就其方法而言，是一种抽样检验。与其他抽样检验的不同之处在于：它注重的是那些与时间有关的产品特性，如MTBF。可靠性验证试验试验目的：

可靠性鉴定试验（RQT）：验证产品的设计是否达到了规定的可靠性要求。一般是MTBF最低可接受值。

可靠性验收试验（RAT）：验证产品的可靠性不随生产期间工艺、工装、工作流程及零部件质量等的变化而降低。试验阶段：

可靠性鉴定试验（RQT）：用于定型鉴定，是生产前的试验可靠性验收试验（RAT）：通过定型（鉴定试验）转入批生产后可靠性研制试验统计试验方案：确定统计试验方案是实施可靠性验证试验的前提，它可以用来判定可靠性指标是否达到要求，并可以给出可靠性特征量的观测值(

）和验证区间。

产品可靠性指标的验证是建立在一定寿命分布假设基础上的，统计试验方案有很多种：

·指数分布：定时截尾，定数截尾，序贯截尾；·威布尔分布·正态分布目前使用最多的是指数分布假设下的统计试验方案。可靠性研制试验——可靠性增长摸底实验抽样特性曲线：·理想的抽样特性曲线

给定平均寿命，并规定：当产品批的平均寿命时，产品合格，接收，接收概率；当产品批的平均寿命

时，产品不合格，拒收，接收概率。可靠性研制试验——可靠性增长摸底实验抽样特性曲线：·两类错误和风险

由于抽样检验是通过检查一部分样品来判定整批产品，所以可能