GB-T 5080.2-1986 设备可靠性试验 试验周期设计导则

中华人民共和国国家标准设备可靠性试验试验周期设计导则本标准与设备可靠性试验总要求一起使用适用范围本标准适用于中第和条所述的设备可靠性试验工作条件与环境条件试验周期的设计推荐的试验条件见设备可靠性试验推荐的试验条件当推荐的试验条件不适用时本标准给出试验周期设计的一般程序它为需要精确模拟实际使用条件的特定设备可靠性试验的试验周期设计规定了详细的步骤和方法本标准适用于试验室试验但就工作条件包括负荷电源供给等而言也适用于现场试验按本标准设计的试验一般不能代替通常的鉴定试验功能试验环境试验专用术语试验周期有关产品标准所规定的建立在实际使用为基础的各种试验条件工作条件与环境条件的组合顺序活动状态设备本身具备的条件使用的状态及设备遭受外部环境应力的情况工作参数或环境参数设备经受的化学或物理的应力或各类应力的组合例如负荷能源供给环境温度振动等工作参数或环境参数的严酷度表示每一工作参数或环境参数的量值它可以确定作用于设备的应力水平例如电压降低环境温度等严酷度等级相应严酷度范围内两个规定极限之间的严酷度区间例如环境温度严酷度等级等环境条件在一定时间内由各单一环境参数及其严酷度的组合所构成从外部作用于设备的物理化学条件工作条件由各单一工作参数及其严酷度的组合所构成并与设备运行有关的条件试验严酷度试验过程中适用于产品的工作或环境参数严酷的程度代表性严酷度是指经过判断而选定的试验严酷度在该严酷度中产品的失效率应近似地等于整个严酷度等级内的平均失效率试验条件的一般考虑可靠性试验的目的通常是验证或测定设备的可靠性特征量设备的可靠性特征量很大程度取决于实际使用过程中工作条件与环境应力的恶劣程度一般来说希望试验可靠性与使用可靠性相一致因而试验条件应尽可能与对设备起支配作用的使用条件相一致然而实际使用条件是十分复杂的不可能通过试验设施详细地重现这些条件因国家标准局发布实施此只有细致地调查分析与检定工作条件单一与组合环境的影响及应力施加的顺序并通过可靠性试验条件把重要的参数加以模拟才有可能使两者之间的结果比较一致试验时可以缩短低应力条件例如空载空转等下的工作时间以压缩试验时间日历时间但一般应避免过应力条件下的加速试验大多数情况下在恒定条件下进行试验从效果上看是不好的必须设计一个试验周期提供适当的若干不同的工作条件与环境条件它们有些是组合的顺序实际上这样的试验周期也只能是实际使用条件的一种近似细致合理地设计试验周期可以达到一种较接近于使用条件的精模拟或粗模拟粗模拟的试验周期可以十分简单而精模拟的试验周期就较复杂也更接近于实际使用条件但在试验中实现起来所花的费用也较大当试验结果关系重大时如设备失效会引起不安全或造成巨大的经济损失或环境污染等严重性后果等试验周期的设计建议采用精模拟反之若设备失效后果并不严重如一般的录音机电视机收音机等可采用粗模拟粗模拟周期与精模拟周期的设计程序是基本相同的两者主要是对使用条件模拟精度上的差别粗模拟周期可在选择环境参数数目及其应力水平值这些参数的组合与顺序设备工作的功能模式等在一个或多个方面进行适当的简化因此粗模拟周期可由精模拟周期导出本标准所叙述的试验周期设计程序主要是精模拟的试验周期的设计应遵循如下原则在试验周期中全部主要的环境参数与工作参数的组合及与这些参数有关的持续时间或频率都应与设备使用寿命期中所出现的情况相似然而每一步中都应当考虑到模拟条件在技术上实现的可能性及所花的费用使用条件的详细说明使用条件通常包括若干同时地或顺序地出现的工作参数与环境参数其中每一参数的应力水平严酷度都可能引起设备的失效工作条件应考虑的工作参数如下可参见功能模式设备不工作应作为功能模式之一待处理的输入数据或资料负荷条件输出功率大小静负荷等工作人员或维护人员的实际操作支援供给如能源冷却润滑等工作参数的严酷度规定出工作时所受的应力环境条件起主要影响的环境参数分气候参数机械参数及其它参数三组它们在表表和款中列出所列参数虽不完全但可用作核对一般有较重要影响的参数的检查清单必须考虑所有参数的严酷度及其持续时间或频率在特殊情况下还应对重要参数的应力水平加以详细说明如应力水平的时间分布说明以便能转换为第章要求的适当的试验严酷度极端环境条件的有关资料及环境参数与严酷度分类详见电工电子产品环境参数分类及其严酷程度分级气候环境参数气候环境参数应当包括室内与室外条件的各种气候环境参数它们有些是紧密相关的必须同时加以考虑气候环境参数见表表气候环境参数参数说明环境温度湿度气候图温度变化率范围变化率气压范围降水种类速率风速度太阳辐射强度机械环境参数机械环境参数见表表机械环境参数参数说明冲击波形峰值加速度持续时间方向碰撞重复冲击波形峰值加速度持续时间方向跌落与倾倒跌落高度着地点自由跌落下落高度姿态振动波形频率范围幅度或加速度方向恒加速度加速度方向噪声声压级频率范围其它环境参数某些情况下如下参数亦应加以考虑传导或辐射电磁干扰静电放电及雷电效应腐蚀性的大气污染或腐蚀性物质的影响例如灰尘盐雾工业大气等液体浸渍或液溅等核辐射射线辐射等生物因素例如菌类昆虫等工作参数与环境参数的关系工作参数与环境参数在某种程度上常常是这一参数与另一参数的组合在很多情况下某些参数与其它的一些参数同时出现或互相独立存在并且对严酷度关系较大同时这些参数的严酷度也有类似关系因此当分析使用条件设计试验周期时工作参数与环境参数的关系必须加以考虑各参数的关系或严酷度间的关系可能存在图所示的情况图各参数或严酷度相互存在关系图设计试验周期时找出应组合在试验周期中的参数与严酷度的关系是重要的此外还应考虑到由两个或多个参数的组合或参数顺序所产生复合影响的程度这些影响取决于引起设备失效并维持其失效的各种参数的情况当这些组合对失效的影响较大时有关参数在试验周期中应组合或保持正确的顺序当组合对失效的影响不大时则这些参数在试验周期中在时间上可以不考虑试验周期的设计程序某一设备的使用条件会在设备寿命期内随时间而变化试验周期的设计应考虑设备在此期间所遇到的使用条件的严酷度及其持续时间与顺序从而反映这些变化如有必要可以考虑完全不同的特殊的使用条件对某一设备及同类设备按需要设计独立的试验周期试验周期设计的方法和步骤概要如下详细的实例见附录在使用条件较简单或对试验周期设计较有经验的情况下下述步骤可参照选用第步活动状态的划分设备寿命的有关部分可按情况划分为性质不同的活动状态以表示典型的工作与或环境分布其目的是把总的使用条件分解为便于单独处理的某些组成部分应决定每一活动状态的持续时间与设备寿命有关部分总时间的比例关系这一比值同下述步骤中由其它相似的已知使用条件的相对持续时间一起决定在试验周期中的相对持续时间第步工作参数与环境参数的鉴别及其关系应鉴别与每一活动状态有关的工作参数与环境参数环境参数应尽可能按国家标准电工电子产品基本环境试验规程确定可用第四章所列的环境参数一览表检查主要的环境参数值得注意的是某些需要考虑的特殊参数尚未在表中全部列出可以略去那些对设备可靠性影响不大或并不重要的工作参数与环境参数在这一步中最重要的是鉴别那些对设备有主要影响的参数特别要注意查清那些有疑问的参数某些参数可以按要求分别以短期环境试验来论证设备对某一环境的适应性而不一定把它们全部包罗在可靠性试验之中每一重要参数的持续时间或出现次数如碰撞等应通过估计其出现的比率或频率把它们与活动状态的持续时间联系起来参数间的关系应作定量的分析和注释其结果可供第步使用第步严酷度的估计应当估计每一活动状态中每种工作参数与环境参数的严酷度对每一参数的预期严酷度范围应划分为若干严酷度等级并分别以试验严酷度或代表性严酷度表示代表性严酷度应有一标准化程序或分类等级可依照中的有关符号表示各种环境参数用限定严酷度等级数以达到简化试验周期的结果是可行的第步组合的估计如本标准条所述有关工作参数与环境参数常常是同时出现的如果是这样的话这些参数在试验周期中组合时应优先选用当怀疑是复合影响时只要在技术上和经济上做得到就必须进行组合应估计对设备失效率有重要影响的严酷度等级与参数的关系以便使它们能适当地表示在试验周期之中对重要的组合应当加以必要的说明并估计每一重要组合的持续时间与活动状态的持续时间之比各组合的相对持续时间一定要根据相互关系的类型进行选择图的例子可以阐明这一问题图相对持续时间的例子结合上例可得出适用于计算组合相对持续时间的一般公式对单一参数与相对持续时间以与表示对组合的参数与相对持续时间以表示互存互斥从属从属于中的最小量独立与时间有关的参数可独立地出现在试验周期之中其保持的相对持续时间是为了检查总的相对持续时间等于可计算该时间然而用第步简例所示的图解法将更为直观和方便附录中的实例指出了对组合持续时间完整的计算当参数给出的是频率而不是持续时间时例如严酷度每小时碰撞次发生次数其组合计算是一般情况下任何两个或多个参数的关系可通过表格的形式以垂直方向表示活动状态的相对持续时间或发生次数而工作参数以水平方向表示或者反之以行和列这样的简化表示方法是可取的第步全部活动状态的累加试验周期的设计可用系统逼近法用表格表示每一活动状态每一严酷度等级代表性严酷度的持续时间或发生次数的组成是可行的汇总表将为制定试验周期提供定量的数据在这些累加中从每一活动状态至某一等级的持续时间或频率乘以活动状态总因而这些累加与总持续时间有关如果全部活动状态中的参数及严酷度等级使用同样的定义则这些累加可以简化单一与组合参数的所有严酷度等级应有选择地包含在这一步之中单一参数的持续时间根据它们在组合中出现的情况可以简化在复杂的情况下对所有组合的每一参数的简化计算是相当困难的甚至在简单的情况下这样做也不容易各组合中单一的某一等级的持续时间或频率在第步设计最后的试验周期时可用叠加法以其总的出现次数来代表然而在这种情况下累加的检查一定要适当的修改且其总和将会超过第步最后形成的表格除了完全保持单一因素与不划分为活动状态之外与第步是相似的在此程序中省去的各种活动状态将不会再在此程序或试验周期中出现在复杂的情况下把第步暂时分为两步或更多步是有用的第步关键环节的检查在着手设计试验周期之前应对第步制定的表格内容进行检查并减少环境参数与严酷度等级减少的原则是在一定程度上不会影响到失效率发生显著的变化应特别注意检查代价昂贵的或难于产生的环境参数与组合环境在这一步中亦应考虑各参数顺序严酷度等级及其在试验周期中的组合当选取相连的参数顺序时特别是潮湿后接着低温应注意到会引入附加影响的条件的配对和分组此时可制成修正表第步试验周期设计第步的修正表形成了可靠性试验周期设计的基础决定试验周期的长短是否适当时应当考虑到试验周期的长度应足够长以便使试验切实可行其长度通常由第步表内相对持续时间的最小值所决定对以时间为基础的试验来说试验周期又不能太长以便能满足中第条的规定然后所有相对持续时间通过周期长度按比例增加的办法转换为适用于某一周期的持续时间并修正周期的完整性及周期中的碰撞次数最后进行试验周期设计与检查为了获得合适的试验周期长度引入未被包含在表格中的组合是需要的然而应尽可能从技术可行性和经济性等方面简化试验程序在试验周期中一定要设置合适的维护点以便执行预防性维护计划见中第条同时应标出具体试验方案所要求的性能检测点在试验周期中对试验中断后继续试验的有关程序应加以说明如无另外规定一般应在中断点处继续进行试验见中第条试验周期简示于图更完整的例子详见附录在详细的可靠性试验规范中应给出试验周期图见中第两章试验周期的文件汇总为判断试验周期是否已包含了受试设备可能出现的典型应用情况并使其在试验室试验中具有必要的再现性试验周期应给出有关资料有关资料标题与内容如下应用范围应详细清楚地明确和限定试验周期的应用范围模拟等级假如有同样适用的其它试验周期时应作出必要的说明设备寿命的有关部分对试验周期中各种活动状态应加以说明在某些情况下还应指出不予考虑的活动状态确定严酷度的基本假设应说明确定试验周期严酷度所使用参考资料来源与有关假设注释特殊重要参数与被忽略参数及严酷度范围的极限给出用作设计试验周期的基本相对持续时间及与之有关的表格试验周期的说明试验周期的每一时间周期严酷度应加以详细说明如果是参考适用