可靠性测试培训资料

可靠性测试基础

部门：测试部作者：白志龙日期：2011.10.22可靠性测试的重要性电子产品的复杂程度在不断增加。电子设备的使用环境日益严酷电子设备的装置密度不断增加人们对产品的要求越来越严可靠性的意义1）高可靠性产品是满足现代技术和生产的需要。2）高可靠性产品可获得高的经济效益。3）高可靠性产品，才有高的竞争能力。产品的可靠性是指：产品在规定的条件下在规定的时间内完成规定的功能的能力。可靠性是产品的一种动态质量标准可靠性基本概念

产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件“规定时间”是指产品规定了的任务时间,也可以是次数或里程“规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标可靠性要素可靠性包含了设计可靠性,耐久性、可维修性

可靠性试验的目的是了解故障模式和故障率有关的数值和趋势。可靠性指标可靠度R（t）：产品在规定条件下使用时间t后,还能完成规定功能的概率.

由上式可看出0≤R(t)≤1,因此R(t)越接近于1,产品的可靠度越高.

由于大部分的产品其失效分布为指数形式,在指数分布情况下,可靠度R(t)的计算公式为

R=e-λt

可靠性指标不可靠度F(t)：它是产品在规定条件和规定时间内产品失效的概率。

可靠性指标失效率曲线(浴盆曲线):产品的失效率随工作时间的变化具有不同的特点,根据长期以来的理论研究和数据统计,发现多数设备失效率曲线形成浴盆的剖面.

可靠性指标第I部份是早期失效阶段。失效率从一个很高的指标迅速下降；主要是由于制造工艺缺陷和设计缺陷暴露产生，例如原材料缺陷引起绝缘不良，焊接缺陷引起虚焊，装配和调整不当引起参数漂移，元器件缺陷引起性能失效等。早期失效可通过加强原材料和元器件的检验、工艺检验、不同级别的环境应力筛选等严格的质量管理措施加以暴露和排除。第II部份是中期稳定阶段。失效率稳定在一个较低水平,且可近似为常数,产品可靠性指标所描述的就是这个时期；从物理意义上理解，当少数产品的明显缺陷显露出来后，剩下的就是正常的产品，这部份产品可以较稳定、持久地工作，所以失效率也稳定在一个较低水平

.第III部份是后期失效阶段；这段时间内，产品的失效率迅速上升；从物理意义上理解，到了后期，产品经过长时间的工作、磨损、老化，慢慢接近寿命终点，随着时间的增加（Tmax以内），到达寿命终点的产品越来越多，失效率也就随之上升

什么是好的产品不发生故障，容易使用即使进行了错误操作也不会发生问题发生故障也容易纠正即使发生故障也不会产生二次损坏

那个好？1.经常出故障很快就能修好2.偶尔发生故障但花费，时间方面令人头痛故障和损坏的关系因故障失去功能没有损坏也失去功能部分损坏但不失去功能暂时异常维修后可恢复所以故障不一定是损坏，但损坏一定有故障故障及其后果所谓故障就是产品失去了功能，如果出现故障会有什么后果？1.失去功能，材料报废，造成二次损害2.无法停止工作造成的危险，伤害到人身3.修理的时间，花费，人力，配件，有的还要拿到维修点去拆装，拆装引起的其他故障无法修等，造成的寿命终结。质量和可靠性关系质量（Quality）就是产品性能的测量，指一个产品是否合乎规格（SPEC）的要求，是否符合各项性能指标的问题。可靠性（Reliability）则是对产品耐久力的测量，指一个产品生命周期有多长。质量（Quality）解决的是现阶段的问题，可靠性（Reliability）解决的是一段时间以后的问题。质量是现阶段目前的事情，表现为测试不能达到我们要求的规范。可靠性是将来时态，表现为能可靠的用多久的问题。是一个比较泛概念，是指产品的特性满足我们对这产品的要求的程度。为什么要做可靠性试验可靠性试验条件下的数据可以得到控制，它能够提供非常详细的可靠性数据。一个合适的早期研发阶段系列测试能够为可靠性增长计划的执行提供有效数据支持。对于时间计划、项目的成本等等同样可以作为参考依据。另外这些信息对于规划未来产品的循环发展同样有用。

可靠性试验对产品在设计阶段:(B阶段)进行可靠性调查、分析和评价的一种手段，试验结果为故障分析、研究采取的纠正措施以及判断产品是否达到指标要求提供依据；可靠性试验对产品在使用阶段:(C阶段)为验证产品在制造完成后从存放、运输到使用过程中的有效性及寿命。各种使用环境或使用状态的变化后可能出现的故障的试验。这些试验通常能反映出被检验产品抵抗这些变化的可靠性程度。

产品为什么会失效产品失效原因很多：

1.环境因素

2.设计可能先天不足。

3.制造中所用原材料、零部件的未知因素。

4.产品处于应力状态，超过本身强度就会失效。

5.用户一些“特殊的”使用方式。疲劳损坏及过程材料在受到交变应力的破坏下，习惯上称为疲劳破坏，疲劳损坏机理是循环应力传至机构体边界的能量所造成的裂纹，裂纹沿着这些弱点的线扩展，起到应力集中器的作用。1.测试材料在受力后会随力成比例的延展（这个过程属于弹性区）2.受力加大，材料会更加快速的延展（这个过程是塑性区）3.随后是颈缩（随着塑性应变的增大，受力面积减小，应力上下波动，断裂前的征兆）4.最后是断裂。疲劳破坏的特点：断裂发生要经过一定的循环数，破坏呈脆性断裂，断开分区明显。主要影响因素有高温，腐蚀，应力集中，材料强度，组织结构，夹杂物，载荷条件，加工处理条件等如何抗疲劳了解材料疲劳性知识，或通过试验获得注意应力的集中区，螺钉孔，固定处，交汇点，边角，凸缘处按故障安全来设计，即载荷由其他部分来承受或减少疲劳失效影响使用防护技术增加韧性，增加倒角，减少尖端的应力强度的定义和区分材料或构件承受外力时，抵抗塑性变形或破坏的能力称强度。

强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属被破坏)的能力.根据受力种类的不同分为以下几种:

(1)抗压强度--材料承受压力的能力。

(2)抗拉强度--材料承受拉力的能力。

(3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力。

(4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力。

可靠性试验要做什么1.理解用户的需求

2.理解为达到目的要做什么3.了解产品的现实状态4.知道目标和现实的差距5.改进方针6.改进（工艺，产品等）设计及质量管理7.确认工作结果有无达到目标及有无副作用试验的目的：保证和提高产品的必要手段考核产品在不同环境条件下的适应性和耐受性对新的材料、设计、生产工艺作出评价暴露设计阶段和用户使用阶段的故障因素排除早期失效提高产品质量研究产品的失效分布规律为可靠性的管理提出有效依据试验的分类环境试验寿命试验机械强度试验考察产品在各种环境（温度、振动、离心、盐雾等）条件下的适应能力，是评价产品可靠性的重要的试验方法之一研究产品寿命特征的方法，在于了解产品的寿命特征量，失效规律，失效率，可靠寿命及可能出现的失效模式，对产品的可靠性水平进行评价，并通过反馈来提高产品的可靠性在静力、动力等各种荷载和温度变化、位移等因素作用下的结构强度和稳定性，以及结构的组成规则。验证电子产品外壳、内部架构等抵抗外力的保护性设计为了确认产品在不同的环境应力下正常工作，国标、行标都要求产品模拟环境方法进行一些测试项目。高温、低温测试高低温交变测试（温度循环、温度冲击）机械振动测试机械冲击测试跌落、碰撞测试开关电测试扭力测试高空测试噪音测试盐雾测试淋雨测试尘沙测试等外界环境影响的因素我国幅员辽阔，从寒带到亚热带，从高原到平川，各种特殊环境都有1.由砂尘带来的危害2.由高低温带来的危害3.由海拔带来的危害4.酸雨带来的危害高低温影响高温导致电气和电子元器件的损伤或工作不正确.所有的辅料都有一个膨胀系数，如果两个不同膨胀系数的零部件受到不同温度影响就会产生机械应力和高温长时间工作相比，重复的温变带来的损伤更大。高温条件下试件的影响

a.填充物和密封条软化或融化；

b.润滑剂粘度降低，挥发加快，润滑作用减小；

c.电子电路稳定性下降，绝缘损坏；

d.加速高分子材料和绝缘材料老化，包括氧化、开裂、化学反应等；

e.材料膨胀造成机械应力增大或磨损增大。

低温条件下试件的影响

a.使材料发硬变脆，玻璃制品和光学装备破裂；

b.润滑剂粘度增加，流动能力降低，润滑作用减小；

c.电子元器件性能发生变化；

d.水冷凝结冰；

e.密封件失效；

f.材料收缩分离造成机械结构变化。湿度对产品的影响

a.

绝缘材料性能的退化

b.

电性短路

c.

金属材料的氧化腐蚀

d.

活动机件由于腐蚀及润滑剂污浊造成卡死

e.

电子组件的退化,参数漂移

冷热冲击

热冲击试验的方法：将试样置于温度冲击试验箱，以-30℃到+60℃的范围设置好温度，按规定的保持时间，连续进行多次循环试验。检查：连续多次温度冲击结束后，从高温状态下取出，在正常大气压的室温下放置不少于一段时间后进行检查。

检查产品外观，缝隙，液晶屏的显示，功能等

振动当在一个观察点的某个质点（包括固体的、液体的和气体的）离开其平衡位置作往复运动时，就产生了振动。若从空间来看。振动过程向空间传播，即产生了波动。振动有三个要素，周期（频率）、振幅和阻尼，考虑波动现象，还包括波速或波长。DeterministicsignalsDeterministicsignalsandHarmonicsHarmonicsRandomsignalTimesignaldescriptors振动常用公式及单位振动设备的组成振动产生的问题振动试验可发现哪些问题？一、结合物的松脱。二、结构的强度。三、保护材料的磨损。四、零部件的破损。五、电子组件的接触不良。六、电路短路及断续不稳。七、各零件之标准值偏移。八、提早将不良件筛检。九、找寻零件、结构、包装与运送过程间之共振关系。

振动试验的优点

a.设计时，可分析破坏点、易不良点

b.生产时，可以使产品不良率早发现及早分析每一批产品所产生的不同点和不良点

c.耐久测量，让产品耐久使用、使不耐久的组件提早改进，公司品牌口碑即会更好。振动测试的意义在于确认产品的可靠度以及提前将不良品在出厂前筛检出，并评估其不良品的失效分析以期成为一个高水准、高信赖度的产品。

冲击机械冲击是指机械系统或其中的一部分受到突然、急剧、非周期性的激励时，发生的时间快于系统固有振动周期的状态的一个骤然变化。模拟日常搬运和非正常操作，用来判定材料质量，评估材料脆性趋势的指标。反应的是材料的塑性。机构物的材料是脆性的，当加上过大的冲击载荷时，不经过延伸弯曲等可视的变形而在一击之下发生断裂，如果产品的某个部分区域的结构过于集中，破坏就更容易发生，产生故障的性质是恶劣的，损坏的强大非常大，且不可修复。冲击产生的影响表现形式主要有1.产品某个部分会发生应力集中而破坏。2.缓冲结构功能劣化后在某一时间内被破坏。3.塑性变形的积累，不久会发生动作发涩的现象4.粘接的部件，由于冲击照成脱落而损坏。5.可滑动部件，当冲击力很大时，导致起固定作用的临时设施失效而发生滑动，引起碰撞而损坏。

消除与降低冲击产生的噪声和其他影响的措施主要有：①选择系统的刚度，提高固有频率②适当增加阻尼③采取隔振措施④合理设计冲击部位的形状，以延长冲击作用时间碰撞和冲击一样，也是能量激励，不同的是能量较弱且多次重复冲击影响的因素主要的决定因素：材料的选择易诱发破坏性应力的集中结构缓冲机构的功能不完善等以人为本的设计理念融入到产品的设计当中，设计更加关注人的安全和感官振动"和"冲击"的区别:振动通常是持续不断的,而冲击应该是一次一次的.可以是很多次,

振动是产品在使用和运输过程中常遇到的环境.由于车辆的速度,路况,车辆的负荷不同,振动的频率和振幅也不同.汽车火车运行的振动加速度一般小于5.6g,坦克可以有10g.飞机有20g.频率一般在500HZ以下.

振动的位移用y表示,加速度用a表示.y=Asinwt

a=y''=-Awwsinwt.g=9.8m/s平方,就是重力加速度.w=2*3.14*f

f是频率.w是角速度.

冲击是模拟碰撞,跌落等环境的,是外界条件突然改变引起结构状态的改变,就是时间短,冲击力大的作用力.铁路公路运输中的冲击加速度一般为7到10个g.火车刹车,连接瞬间速度不同可以有25个g.冲击加速度的大小反映冲击力的大小.相同时间,冲击力越大,对产品的影响越大.相同的冲击力,作用时间越长,对产品的影响越大.包材包材的定义：GB4122-83通用术语中定义在流通过程中保护产品方便储运，促进销售按一定技术和方法而采用的容器，材料及辅助物等的总称。三大功能：保护商品;

方便流通和消費;

促进销售,提高附加值.包材跌落参考值：<10Kg为80cm,10-20Kg为60cm，参考值来至于GB4847.5-92我们的要求是＞9Kg为76cm，＜9Kg为92cm包装分类包装的分类按商品经营习惯按包装在流通中的作用按包装材料分类按包装使用范围分类

对包装材料的主要性能要求(1)力学性能主要包括弹性,可塑性,強度韧性和脆性等.(2)物理性能包装材料的物理性能,主要包括密度,吸湿性,阻隔性，导热性,耐热性和耐寒性等.阻隔性是指包裝材料对气流和水气的阻隔性能.(3)化学穏定性化学穏定性是指包装材料受外界条件的作用,不易发生化学变化（老化,生锈等）的性能.包材的试验有：振动跌落撞击存储裸机跌落GB/T24235cm,10cm,25cm,50cm,1m等方向：六面四角合适最好美国著名的质量管理专家朱兰（J.M.Juran）博士从顾客的角度出发，提出了产品质量就是产品的适用性，即产品在使用时能成功地满足用户需要