可靠性試驗作為暴露產品缺陷、驗證產品可靠性水平的重要手段,在陸軍地面作戰電子產品中應用廣泛。常見的可靠性試驗類型包括可靠性研制試驗、可靠性增長試驗、可靠性增長摸底試驗、可靠性鑒定和驗收試驗。除可靠性研制試驗不局限于綜合應力外,其余類型均屬于綜合環境應力試驗,通常采用的應力包括恒定溫度、溫度變化、振動、電應力等。可靠性試驗應力的選擇起到非常關鍵的作用,直接影響到可靠性指標是否達成。
一、確定應力的優先次序
1、實測應力
根據裝備在實際使用中執行典型任務剖面時,在受試產品安裝位置附近測得的數據,經過處理后確定的應力。
2、估計應力
根據處于相似位置,具有相似用途的產品在執行相似任務剖面時測得的數據,經過分析處理后確定的應力。只有在無法得到實測應力的情況下才使用估計應力。
3、參考應力
根據標準給出的應力或提供的數據、公式和方法到處的應力,只有在無法得到實測應力或估計應力的情況下才使用參考應力。
二、通常采用的應力類型
電應力;振動應力;溫度應力;濕度應力;溫度+濕度+振動綜合應力等。
1、電應力
電應力應包括產品的通斷電循環、規定的工作模式及工作周期、規定的輸入標稱電壓及其最大的允許偏差。
2、振動應力
振動應力量值和剖面應按產品的現場使用類別、產品的安裝位置和預期使用情況確定。要注意考慮振動類型、頻率范圍、振動量級、施加振動的方向等。
3、溫度應力
溫度應力應真實地模擬受試產品在使用中經歷的實際環境。確定溫度應力時,至少考慮以下內容:
a.起始溫度(熱浸、冷浸);
b.工作溫度(范圍、溫度變化率和持續時間);
c.每個任務剖面的溫度變化情況;
d.冷卻氣流(設備功耗、擁擠情況及冷卻空氣流動情況等)。
4、濕度應力
試驗循環期間一般對濕度不要求,只是在需要的時候,如預計現場使用中會出現冷凝、結霜或結冰時才在試驗循環的適當階段噴入水蒸汽,來模擬使用中經歷的環境條件。
5、產品工作循環
產品工作循環應模擬現場工作情況
三、可靠性試驗試驗應力應如何選擇呢,若訂購方沒有規定,那么可靠性試驗應該在電壓輸入、溫度試驗、振動試驗、濕度試驗和其他有關試驗條件的綜合作用下實現。這些試驗條件的量值應根據設備的任務剖面和環境剖面來確定。
1、任務剖面
是對產品在完成規定任務這段時間內所經歷的全部重要事件和狀態的一種時序描述。它僅是壽命剖面的一部分,例如導彈的掛飛階段和自由飛階段。一種設備可用于執行單一任務,也可用于執行多項任務,因此,任務剖面可以是一個,也可以是多個。任務剖面決定產品在使用中將會遇到的主要環境條件的基礎,它取決于設備的使用要求。
2、環境剖面
產品在貯存、運輸、使用過程中將會遇到的各種主要環境參數和時間的關系圖,它可以是根據任務剖面繪制。每個任務剖面對應一個環境剖面,所以環境剖面可以是一個,也可以是多個。試驗剖面:它是直接供試驗用的環境參數與時間的關系圖,是按照一定的規則對環境剖面進行處理后得到的。
3、試驗剖面試驗剖面還考慮了任務剖面意外的環境條件,例如飛機起飛前地面停機和開機的溫度環境。對設計用于執行一種任務的產品,試驗剖面和環境剖面和任務剖面呈現一一對應的關系,對于設計用于執行多個任務的產品,應該按照一定的規則將多個試驗剖面合成一個試驗剖面。為了盡量真實的模擬設備在使用中遇到的實際環境,應優先選擇實測應力,特別是振動應力和溫度應力,當然,也可以使用估計應力。
四、示例:地面固定設備的可靠性應力選擇
地面固定設備一般不進行循環試驗,但在可靠性試驗開始前需要對每臺設備在不加電的情況下進行一次振動試驗。地面固定設備一般采用電應力、振動應力、溫度應力。
1、電應力:50%的時間輸入電壓為設計的標稱電壓;25%的時間輸入電壓為設計標稱電壓的上限;其余25%的時間輸入電壓為設計標稱電壓的下限。若無其他規定,則輸入電壓的變化范圍應為標稱電壓的±10%。應該按照產品的使用情況來確定工作循環的時間,如產品定為每天4小時,8小時,16小時或包括定期停止工作進行維修在內的24小時的連續工作,則工作循環的時間為4小時,8小時,16小時或24小時。產品通電工作狀況應占試驗時間的90%。具體的斷電時間段應隨機選擇。
2、振動應力:通常情況下,不加振動應力,但產品在可靠性試驗開始前應完成運輸過程中預期的振動環境試驗。對于產品可能會帶包裝或不帶包裝,那么試驗的時候就要注意。一般選擇隨機振動試驗的居多,但是也會有選擇正弦振動試驗的。
3、溫度應力:一般分為低溫溫度和高溫溫度點 (如冷浸溫度-40℃,熱浸溫度為+85℃),如果產品裝在有自動控制的空調和加溫的建筑物內,則工作環境溫度取20℃;若產品裝在無空調的建筑物內,夏季溫度很高的情況,則工作環境溫度應需40℃;若產品裝在無空調的建筑物內,又處于亞熱帶或熱帶時,則50%的試驗時間的工作環境溫度為60℃,25%時間為40℃,其他25%時間內為20℃。
4、若合同中沒有明確規定,一般不需要進行濕度試驗。對于有的產品可能一直處于工作狀態下,那么應該整改試驗期間都需要施加電應力,沒有斷電的時間。當然也有的設備在特殊的場合下工作,也許只涉及一種應力類型,那么就選擇一種應力來做,若涉及多種應力類型,那么要盡量選擇多種應力綜合來做。
可靠性試驗的循環時間一般都是24小時為一個周期,或者是24小時的可約小時數??煽啃栽囼灥膽x擇是可靠性試驗成功與否的關鍵指標,若是應力選擇錯誤,就達不到考核的可靠性指標。
五、受試產品數量的選擇
1、對于可靠性鑒定試驗,統計方案所需要的樣品數量應按合同規定,或有承制方與訂購方共同商定。若無具體規定時,至少應有兩臺產品進行試驗。
2、對于可靠性驗收試驗,若訂購方沒有其他規定,每批產品至少應有兩臺進行試驗。推薦的樣本大小為每批產品的10%,但最多不超過20臺,僅在特殊情況下才采用全數試驗(100%抽樣)。
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