实验设计-可靠性试验01

可靠性试验-寿命试验目录1可靠性试验及其分类2寿命试验3应用及展望4参考文献21可靠性实验及其分类

可靠性实验是指在系统的设计、制造、运行以及维修保养全过程中为确认可靠性而进行的各种实验。3可靠性试验种类按实验内容分可靠性寿命实验可靠性环境应力实验可靠性筛选实验整机可靠性鉴定实验整机可靠性验收实验可靠性增长实验4按实验目的分工程实验：环境应力实验、筛选实验统计实验：寿命实验按实验场所分现场实验模拟实验可靠性试验种类52可靠性寿命试验寿命试验是可靠性试验的重要组成部分，是评价、分析产品寿命可靠性特征量所进行的实验。常见的寿命实验有以下几种类型：2.1

完全寿命试验

把n个实验单元投入实验直到全部出现故障（或失效）才停止的实验称为完全寿命实验。

完全寿命实验需要的时间较长，所以尽量用整体设计做同时实验。

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9根据试验中试样失效后是否用新试样替换继续试验，还可分为有替换和无替换两种,一般可归纳为如下四种试验:⑴有替换定时截尾寿命试验；⑵有替换定数截尾寿命试验；⑶无替换定时截尾寿命试验；⑷无替换定数截尾寿命试验。完全寿命试验也可看成是截尾数是n的无替换定数截尾寿命试验。此外，尚有分组最小寿命试验、序贯寿命试验、有中止的寿命试验等102.3加速寿命试验

随着科学技术的迅猛发展，高可靠性、长寿命的产品越来越多，即使使用截尾寿命试验也需要很长的试验时间，为了进一步缩短试验时间，就引入了加速寿命试验。

加速寿命试验的条件比正常使用条件更严酷一些，以缩短试验时间，例如提高温度、加大电压等。这种超过正常应力水平的寿命试验就称为加速寿命试验。

加速寿命试验要求在某个实验条件的几个加严的水平下做试验，计算出这几个条件下的平均寿命，然后用回归模型推断正常使用条件下的平均寿命。11

12（2）Weibull分布Weibull分布也许是最为广泛使用的寿命分布，也是在实际使用中很重要的寿命分布，大量统计方法的文献都是由此分布引出的。Weibull分布可用来作为多种类型产品的寿命分布模型，如轴承、真空管、电器的绝缘材料等。Weibull分布有单参数、两参数和三参数等几种形式，其中，两参数Weibull分布的概率密度函数为式中β为形状参数，η为尺度参数。13（3）对数正态分布对数正态分布的概率密度函数为式中σT’为对数标准差，μ'为对数均值。142.3.2加速应力根据加速寿命试验的假设：产品在正常应力水平和加速应力水平下的失效机理不变。加速寿命试验中选择的加速应力要求能加速产品的失效，但同时不能改变失效机理，一旦改变了失效模式，就失去了加速寿命试验的基础；应力的选择对试验的加速效率影响很大，一般应根据产品的失效机理与失效模式来选择加速应力。加速寿命试验中常用的应力有温度、湿度、振动、压力、电应力、温度循环等，这些应力既可以单独使用，也可以多种组合使用。152.3.3加速模型加速寿命试验的基本思想是利用高应力下的寿命特征去外推正常应力水平下的寿命特征。实现这个基本思想的关键在于建立寿命特征与应力水平之间的关系。这种寿命特征与应力水平之间的关系就是通常所说的加速模型，又称加速方程。加速模型可以分为失效物理加速模型和数学统计加速模型两大类失效物理加速模型的数学表达形式为己知，只是模型参数待定，所以，基于失效物理加速模型的加速寿命试验的基本任务就是通过试验对模型参数进行辨识。这类加速模型主要有16(1)阿伦尼斯(Arrhenius)模型。用于通过提高温度以加快化学反应的速度，缩短电子元件寿命的场合，回归模型为

y=aeb/T其中T表示试验温度，y表示平均寿命。逆幂律模型。用于通过加大电压以缩短电子元件寿命的场合，回归模型为

y=a/Vb其中V表示实验电压，y表示平均寿命。此外还有单应力Eyring模型、广义Eyring模型等。172.3.4加速寿命试验方法的主要类型（1）恒定应力加速寿命试验（CSALT），典型的试验剖面如图1所示。18（2）步进应力加速寿命试验（SSALT），典型的试验剖面如图2所示。19（3）序进应力加速寿命试验（PSALT），典型的试验剖面如图3所示。20例2某电子元件正常工作电压是直流电6V，采用加速寿命试验估计其平均寿命。分别在12V,18V,24V,30V的电压下做实验，测得电子元件的平均寿命分别为15602，10268，7513，4962，估计该电子元件在正常工作电压下的平均寿命。解使用逆幂律模型，首先对模型线性化，两边取对数得lny=lna-blnV记y’=lny,a’=lna,b’=-b,V’=lnV,上述回归模型转化为y’=a’+b’V’得最小二乘估计

a’=12.71，b’=-1.214，于是得a=e12.71=331042,b=1.214回归模型为y=331042/V1.214得电压=6V时平均寿命的回归估计值为y=331042/61.214=37602213应用及展望22展望（1）系统级加速寿命试验方法系统级产品包含多种类型元件和不同材料，其失效机理和失效模式比较复杂和多样，因此，大大限制了系统级产品的加速寿命试验。（2）加速寿命试验方法结合贮存试验的工程应用加速寿命试验方法的研究离不开可靠性工程的实际应用，加速寿命试验方法结合贮存试验即加速贮存寿命试验，俄罗斯已将加速寿命试验方法引入到贮存试验中，形成了一套加速贮存寿命试验软件，并应用于导弹武器系统的加速贮存寿命试验中。因此，加速贮存寿命试验技术的研究和工程应用将是我国航天产品、导弹武器系统以及其它行业长寿命（包含长贮存寿命）产品全寿命周