谈加速寿命试验
加速寿命试验的定义与重要性
在可靠性试验的领域中,加速寿命试验占据着举足轻重的地位。它是一种特殊且关键的试验方法,犹如一把精准的手术刀,能够深入剖析系统或设备的可靠性。其核心作用在于加速试验进程,就像为试验按下了“快进键”,让我们可以在更短的时间内获取大量数据,从而为预测系统或设备的可靠度提供坚实的依据。
可靠性试验的方法和规模并非一成不变,而是根据试验对象及要求灵活确定。对于系统、设备及元器件,各自适用的试验方法大相径庭。整机试验侧重于剔除对系统有影响的不可靠元器件,如同从一群士兵中挑选出战斗力弱的予以淘汰;机械零部件试验则着重于疲劳寿命试验,就像考验运动员的耐力一样;而电子元器件试验主要进行寿命试验,以此评估其能正常工作的时长。对于系统和设备而言,由于种种限制,不可能进行大量试验,因此可靠性预测工作就显得尤为重要,这也正是加速寿命试验大显身手的地方。它以海量的可靠性数据资料为基石,依据系统结构,运用统计方法,对系统的可靠性指标进行精准预测。
加速寿命试验的原理与特点
产品或系统的可靠度应按照最终使用条件来评价,所以理想的寿命试验应在实际使用条件和环境条件下进行。然而,时间和经济成本的考量让我们必须寻找更高效的方法。提高环境应力(如温度)和工作应力(施加给产品的电压、负荷等)便是其中之一,通过这种方式加快试验进程,缩短产品或系统的寿命试验时间。这种在严苛条件下进行的加速寿命试验与强制老化试验本质相似,都是通过创造恶劣环境,加速产品质量特性的老化,促使产品寿命缩短。
以开关与继电器为例,它们的寿命通常按工作次数计算,为了加速试验进程,可以用更高的速度进行接通与断开试验,从而快速检测其可靠性寿命。再如汽车等交通工具,可以模拟各种复杂的道路条件,采用高速超载的方式进行整车行驶试验,以便尽早发现潜在的可靠性缺陷。
加速寿命试验与产品例行试验有着明显的区别。例行试验的目的仅仅是确保产品在进出厂验收前,各项性能参数符合一定标准,它并不测定产品在规定时间内的失效率,因此无法对产品的可靠性提供保证。而加速寿命试验则不同,它旨在保证产品在规定的使用时间内符合一定的可靠性指标,是产品可靠性预测和检验的基础。并且,加速寿命试验所需的时间通常比例行试验长,因为只有足够的时间才能获取足够的数据来准确说明产品的可靠度水平。在试验数据处理方面,例行试验由于只是性能的通过试验,数据处理相对简单;而加速寿命试验需要对某一批产品的可靠性进行推断,因此需要采用严格的数据统计方法,以得出可靠的结论。
加速寿命试验的作用
加速寿命试验具有多方面的重要作用。首先,它能够显著加快试验进程。例如,汽车车架的台架试验进行150小时,就相当于汽车实际行驶10万公里的里程,大大节省了时间和成本。其次,通过严苛条件的试验,可以确定产品、零部件的安全裕度,筛选出可靠度低的零件,就像筛选出有瑕疵的宝石一样,保证产品的整体质量。此外,在严苛条件下观察到的寿命值(或故障率)与正常条件下的寿命值之间存在一定的规律性,利用这种规律性可以预测正常条件下的寿命值,为产品的设计和使用提供重要参考。
加速寿命试验的注意事项
保持故障模式与机理不变
在进行加速寿命试验时,所选条件与正常条件相比,不应改变故障的基本模式与机理,或者改变它们的相对优势。应根据系统和设备的最终用途来确定试验的规模、时间和条件,并根据试验目的和要求确定试验参数,如试验时间、故障率λ(t)、平均故障间隔时间(MTBF)等。但务必特别注意,试验过程中不能改变系统或设备的故障模式和故障机理,否则试验结果将失去参考价值。
合理设置应力水平
加速寿命试验的应力水平应大于设计规定的工作应力。在产品的实际使用环境中,可能遇到的环境应力组合多种多样。例如汽车加速寿命试验的道路条件就十分复杂,包括平滑路面、粗糙路面等。因此,有时需要设定特别的实验条件。以电机产品为例,瞬间发生的配电性电压高峰、电源变换性电压波动可能达到正常电压的几倍,这是考虑到雷电及静电放电等情况的影响。试验应力应严苛到能够剔除系统或设备不可靠结构和潜在不可靠零件的程度,但也不宜过高,以免诱发原有故障以外的故障机理。同时,环境应力条件如温度、湿度等也要适度。
确保尽早出现故障
在给定的时间内,所选条件与其他加速条件相比,要能更早地出现故障。在满足实验要求的前提下,加速寿命试验的时间应尽可能短,但也要充裕,特别是对于新产品的加速寿命试验,不能以偶发故障为判断依据,试验时间不应短于耗损故障期。
精心管理试验设备
对试验设备器材、监视装置等要进行精心管理,确保其可靠、准确。试验设备和仪器仪表应得到精心维护,以维持其正常功能,保持试验条件的稳定。因为试验装置本身有时可能先于试验对象发生故障,从而影响试验条件和工作的正常进行。所以,应经常监控、校正试验条件,并做好试验记录,以备后续查考。
加速寿命试验的意义
加速寿命试验本身并不能直接提高系统或设备的可靠性水平,但它是评价系统或设备可靠性水平的重要手段。通过这种试验,我们可以确定系统或设备的可靠性,考核其是否满足规定的可靠性指标要求,判断其是否能维持或改进原有的可靠性水平,为可靠性改进提供依据,保证出厂产品符合用户的可靠性要求,为预测系统或设备的可靠度提供数据情报。因此,加速寿命试验在可靠性试验中具有不可替代的重要地位。