可靠性试验技术概述

北京航空航天大学1可靠性试验技术——概述北京航空航天大学姜同敏北京航空航天大学2北京航空航天大学2内容提纲可靠性试验贯穿于产品全寿命周期1Clicktoe42可靠性试验考虑的主要因素3可靠性试验分类可靠性试验目的北京航空航天大学3可靠性试验贯穿于产品全寿命周期可靠性试验：广义而言，凡是为了了解、评价、分析和提高产品可靠性而进行的试验都可以称之为可靠性试验。GJB450A在可靠性工作项目中规定了五种可靠性试验环境应力筛选(401)可靠性研制试验(402)可靠性增长试验(403)可靠性鉴定试验(404)可靠性验收试验(405)北京航空航天大学4可靠性试验贯穿于产品全寿命周期可靠性试验贯穿于产品全寿命周期产品的研制阶段－设计定型阶段－批生产阶段－使用阶段寿命(t)MTBF研制阶段设计定型(小批生产)批生产使用阶段研制初期失效率试验研制初期→可靠性预计→需要失效率数据→数据来源①标准、手册给出②由试验获得元器件筛选(老炼)试验剔除质量低劣的元器件插件板或部件筛选北京航空航天大学5研制中期设备环境应力筛选（ESS）发现和排除不良元器件、制造工艺和其它原因引入的缺陷造成的早期故障。如电子设备的虚焊、松脱、断裂、短路、开路等。对设备应按GJB1032进行ESS，有条件时也可按GJB/Z34进行定量ESS。除纯机械产品以外的非电产品可参考GJB1032进行ESS。北京航空航天大学6研制中期可靠性研制试验通过对产品施加适当的环境应力、工作载荷，寻找产品中的设计缺陷，以改进设计，提高产品的固有可靠性水平。包括：可靠性增长摸底试验（可靠性摸底试验）可靠性强化试验（RET）高加速寿命试验（HALT）北京航空航天大学7研制后期可靠性增长试验（RGT）通过试验，激发产品的缺陷，进行分析，采取有效的纠正措施，使产品的可靠性得到增长，并达到规定的要求。它是一个“试验一分析一改进”（TAAF）过程。GJB1407规定的可靠性增长试验可视为一种特定的可靠性研制试验北京航空航天大学8设计定型阶段可靠性鉴定试验（RQT）验证产品的设计是否达到了规定的可靠性要求。它是向使用方提供的一种合格证明。北京航空航天大学9批生产阶段可靠性验收试验（RAT）验证批生产产品的可靠性是否保持在规定的水平。验证产品可靠性不随生产期间工艺、工装、工作流程等的变化而降低。北京航空航天大学10使用阶段使用维护阶段—现场使用试验（外场试验）了解产品现场使用可靠性。北京航空航天大学11可靠性试验的目的发现产品在设计、材料和工艺方面的缺陷;—发现缺陷确认是否符合可靠性定量要求—验证指标为评估产品的战备完好性、任务成功性、维修人力费用和保障资源费用提供信息；—提供信息北京航空航天大学12可靠性试验分类按试验场合(地点)分类按试验目的分类按抽样方式分类按试验方式分类按施加应力强度分类北京航空航天大学13按试验场合(地点)分类实验室(内场)试验—模拟产品的现场使用条件在实验室进行优点：①可测得产品的固有可靠性；②试验(故障)可以再现；③由于试验条件可以控制，所以试验结果具有可比性；④数据收集和分析较方便；缺点：①不能完全模拟现场使用真实条件；②试验费用大；③子样少。北京航空航天大学14按试验场合(地点)分类现场可靠性试验一在使用现场进行可靠性试验优点：①可获得产品的使用可靠性；②真实的使用条件(包括环境条件、工作条件、使用维护条件）；③费用小；④子样大；缺点：①数据收集和分析较困难，信息丢失多、数据准确性和完整性差；②不能严格控制试验条件，随机性大；③试验（故障）再现的可能性低；④组织管理工作复杂。北京航空航天大学15按试验目的分类环境应力筛选（ESS）目的：发现和排除不良元器件、制造工艺和其它原因引入的缺陷造成的早期故障。用于：产品研制阶段和生产阶段。北京航空航天大学16按试验目的分类可靠性增长试验（RGT）目的：通过对产品施加模拟实际使用环境的综合环境应力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的要求用于：产品研制阶段北京航空航天大学17按试验目的分类可靠性增长与可靠性增长试验可靠性增长贯穿于产品的全寿命周期之中。可靠性增长试验是指在研制阶段，产品性能基本达到规定要求后所进行的暴露缺陷，并进行分析和采取有效的措施改进设计，使产品固有可靠性得到不断提高的一种试验。可靠性增长试验是一种可靠性工程试验。北京航空航天大学18按试验目的分类可靠性增长试验方法a.图分析法―利用杜安(Duane)模型b.统计分析法―利用AMSAA(ArmyMaterialSystemAnalysisActivity)模型或Crow模型北京航空航天大学19按试验目的分类可靠性鉴定试验（RQT）目的：验证产品的设计是否达到规定的可靠性要求用于：设计定型、设计和工艺重大变更后的鉴定可靠性鉴定试验方案常用:定时、定数、成功率。GJB899A给出了定时方案北京航空航天大学20按试验目的分类可靠性验收试验（RAT）目的：验证批生产产品的可靠性是否保持在规定的水平用于：批生产阶段可靠性验收试验方案常用序贯截尾试验方案北京航空航天大学21可靠性工程试验与可靠性统计试验可靠性工程试验：环境应力筛选可靠性研制试验可靠性增长试验可靠性统计试验：可靠性鉴定试验可靠性验收试验北京航空航天大学22按试验目的分类可靠性增长摸底试验目的：在研制阶段中期，为了以较少的费用，寻找故障，并采取有效的改进措施，保证产品具有一定的可靠性水平和安全。用于：航空产品常用于首飞前和调整试飞中。北京航空航天大学23按抽样方式分类抽样试验抽取产品作样品进行试验，如可靠性鉴定和验收试验全数试验每台产品都进行试验，如环境应力筛选北京航空航天大学24按试验方式分类截尾试验试验到中途某一规定的时间或出现规定的故障数，停止试验。定时截尾：有替换、无替换定数截尾：有替换、无替换常用于可靠性鉴定试验。序贯试验试验中，根据累积的故障数和累积的试验时间，按试验方案判断，确定接收、拒收、继续试验。用于验收试验北京航空航天大学25按试验方式分类拒收区T(R)=sr-h0接收区T(A)=sr+h0继续试验区Tr序贯试验示意图北京航空航天大学26按施加应力强度分类模拟试验（正常应力试验）模拟产品实际使用中所承受的应力强度而进行的试验加速试验用加大应力的方法，加速产品暴露缺陷，缩短试验时间的试验北京航空航天大学27北京航空航天大学28按施加应力强度分类加速试验加速应力试验(AST—AcceleratedStressTest)可靠性强化试验(RET—ReliabilityEnhancementTest)高加速寿命试验(HALT—HighlyAcceleratedLifeTest)环境应力筛选（ESS）高加速应力筛选（HASS）加速寿命试验(ALT-AcceleratedLifeTest)加速退化试验(ADT-AcceleratedDegradationTest)可靠性试验考虑的主要因素试验条件环境条件工作条件使用维护条件在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力。试验方案规定的试验参数和试验时间故障判据是否构成故障的界限值北京航空航天大学29环境条件主要包括：温度、湿度、振动、低气压、炮振、霉菌、盐雾等。国内外故障统计表明，航空机载设备有52%左右的故障是由环境因素引起的。而其中温度占42%，振动占27%，湿度占19%。这三种应力引起的故障占环境因素引起故障（52%）的82%左右，故一般可靠性试验常采用上述三种环境应力，若需要还可以加低气压应力。北京航空航天大学30工作条件功能模式(多种功能模式应按典型战斗任务和使用情况模拟)输入/输出信号负载条件(电负载、机械负载)电源特性(电压、频率、波形、瞬变等及容差)产品的启动特性，工作循环等北京航空航天大学31使用维护条件应与现场使用时的维护项目与要求相一致，不进行维护或额外的维护都会影响试验结果的准确性。试验中把预防性维护作为一项正常操作程序，并规定维护的内容。北京航空航天大学32试验条件的重要性试验条件对产品可靠性有直接影响；实验室应尽可能模拟产品的实际使用条件；过应力或欠应力会使可靠性评估不准确。北京航空航天大学33试验方案根据试验目的不同，选择不同的试验方案。a．统计试验方案鉴定/验收定时、定数、序贯GJB899给出了21个序贯和定时试验方案b．工程试验方案环境应力筛选-GJB1032、可靠性增长试验-GJB1407根据试验方案，确定试验参数和试验时间。鉴定试验：θ1、θ0、α、β、d、c、T增长试验：增长率m、增长起始点、增长目标值、总试验时间。北京航空航天大学34故障判据故障定义—如何定义故障功能故障参数故障故障分类责任非责任故障非关联关联北京航空航天大学35北京航空航天大学36