注重可靠性强化试验
6-可靠性设计-可靠性强化试验

可靠性强化试验•环境应力激发试验–激发试验(Stimulation)与模拟试验(Simullation)的思路相反,通过人为施加环境应力,快速激发产品潜在缺陷,并加以清除。
–所加应力不必模拟真实环境,只求激发缺陷效率越高越好。
–对故障了解得越多,可靠性越好“设计”。
–设计缺陷的暴露、抑制和排除,在本讲义以外,从方法学上仍然留有极大空间可以探索。
•可靠性强化试验(RET)–G. K. Hobbs, K. A. Gray, L. W. Condra等人是先驱者。
–他们称这种试验为高加速寿命试验(HALT—HighlyAccelerated Life Test)和高加速应力筛选(HASS—Highly Accelerated Stress Screen)。
–前者针对设计,后者针对生产。
–方法的核心是施加大应力,一步步地加,一次次地排除缺陷,以此获得高可靠性。
也叫步进应力法。
–术语:步进应力试验(Step Stress),高加速寿命试验(HALT),高加速应力筛选(HASS),应力寿命试验(STRIFE),应力裕度和强壮试验(SMART)……–波音公司统称这一技术为可靠性强化试验(RET---Reliability Enhancement Testing)。
•可靠性强化试验(RET)–L. W. Condra在其系列论文中说,美国生产厂家在80年代认识质量得重要性,到90年代又认识到可靠性的重要性。
–生产厂家深知市场不仅要求高的开箱率,而且要求在寿命周期内性能良好不变。
–这是新一轮的挑战。
而RET正是满足这一挑战的最好方法。
–按传统的可靠性定义去应付瞬息万变的动态市场,显得太被动,厂家只对用户的条件(规范)负责,不对产品的使用负责,必然在竞争中失败。
–进取性的市场可靠性定义:可靠的产品应随时都能完成用户需要其完成的任何任务!•可靠性强化试验(RET)–这样,可靠性不再是一种成本负担,相反可靠性正是商家追求的一种资产、一种财富。
可靠性强化试验及其在引信中的应用

F AN h—e g, n -i L n, EN n Z i n QIXigl f n, EI Bi W Ja i
srs ce nn ( AS ) te ssre ig H S
0 引 言
随着电子技术迅速发展 , 引信 系统 由传统机械
结构过 渡 到复杂 的 机 电或 电子 系 统 , 何 改 善 和提 如
以时间引信为例讨论其在引信产品中的应用。
1 可 靠性 强化 试 验 技 术
高电引信的可靠性 已经成 为一个不容忽视 的问题 。 1 1 国 内外可 靠性 强化试验 研 究现状 . 传统环境模拟试验周期长、 费用高 , 且不能完全暴露 可靠 性 强 化 试 验 是 一 种 激 发 试 验 ( t l- S i a mu
u e r ema ee rh o jcso T w i rv s fz e a it h o g ee t g fi rs a ay i rsa e h i r sa c be t f t n RE h c i o e u er l bl y t r u h d tci a u e , n lz g h mp i i n l n
rslo e ut f HAL . n r l ,h i e t n h w s t ea u e r mi d i 8 % o e p r t n l t n T Ge eal t ehg s a dt el e t e r tr e i t 0 y h o mp a l e n f h e ai mi a d t o o i
( 军械 工 程学院弹 药 工程 系 。 河北 石 家庄 oo o ) s o3
可靠性强化试验与MTBF的关系

五、可靠性强化试验技术(RET)与产品的可靠性的 关系
改进前两分布数学期望之间的距离 强化试验进行改进的数学期望值之间的距离
ρ 使用环境 应力包线 A
强化可靠性试验前的产品耐环境应力包线
通过可靠性增长试验 改进设计 工艺后的产品耐环境 应力包线
A'
B'
0
B
应力
图5 可靠性强化试验改进减少失效率的示意图
以上是我们一些粗浅认识,在此提出了试图
激起同行们研究讨论。
六、可靠性环境应力筛选与MTBF的关系
产品生产过程会带给产品一些早期故障,使 产品耐环境应力的概率曲线变形。
通过筛选将产品耐环境应力的概率恢复到原 来固有的分布特性曲线,即是将浴盆曲线的早期 浅层失效率高的部分剔出,使其失效率降到优良 产品的失效率,从而提高其使用可靠度,如图6 所示。若进行定量筛选则可将隐藏较深的故障剔 除,从而改变产品耐环境应力分布,进一步降低 失效率。
大量同一产品其耐环境应力能力的统计特性应 服从正态分布,如图2所示 。
ρ
0 图2 产品耐环境应力的概率曲线
应力
三、决定MTBF的失效率λ0与两个分布的交 的积的和的关系
产品失效是因为承受的环境应力达到和超过
产品耐环境应力的能力,进入产品耐环境应力概 率包线内,使耐环境应力低的那部分产品失效。
ρ
环境应力 产品耐环境应力的能力
ρ
筛选前
0 λ
筛选后 筛选后产品耐环境应力 Байду номын сангаас平的概率曲线
应力
λ 0
t
图6 可靠性强化试验用于筛选提高产品产品使用可靠度示意图
美国用高温变率,三轴自由度,气动振动台
的试验装置的可靠性强化试验技术应用很广,它 代替了相当部分的其他方式的可靠性试验,美国 技术的今天就是我们技术的明天,国内华为公司已 大量使用此技术提高产品耐环境应力能力和可靠 性水平。因此花力气研究可靠性强化技术是势在 必行。
汽车可靠性强化试验技术的探讨

个应 用分 支 , 目前 作 为考核 车 辆产 品可 靠性 的基 本
为 了提 高或保 证 汽车 产 品 的可靠性 及评 价 、验证
试 验方 法 ห้องสมุดไป่ตู้是车 辆在 比正常使 用 环境 苛刻 的条件 下进 汽车 产 品的 可靠 性而 进行 的 关于汽 车产 品故障及 其 影
行 的寿 命试 验 。在有 些文 献 中把 强化 试验 也称 为加 速 响 的各种 试 验 ,统称 为汽 车 可靠 性试验 。汽车 故 障,
Ke r s Au o o i ; la lt e t Cl s ii a i n: mp o i g me s r s y wo d : t m b l Re i bi y t s ; a sf to I r v n a u e e i c
车辆 可 靠性 强化 试验 技术 属 于可 靠性 强化 试验 的 可靠 性设 计 ] 。
o s r h e ib l y o ea t mo i ep o u t s e ev n r n r t n ins I r e p i z ei b l y f n u et er l i t f h u o tv r d c si r c i i g mo e a dmo e at t e a i t e o . n o d rt o tmi er l i t o a i
时 间,是指 某 一特 定使 用 时 间,如 可靠 性行 驶试 验 里 仅 要 求 汽 车 有 良好 的动 力 性 和 经 济 性 ,而 且 还 要 求 程 、保 用期 、第一 次大 修里 程及 报废 期 等 ;规定 的 功 汽 车 有极 高 的耐久 可靠 性 。统 计结果 表 明 :汽 车绝 大 能 ,是指汽 车 产 品的 国际和 国 家标准 、 技术 法规 以及 部 分零 部件 的损 坏 是 由疲劳 造成 的 ,因此 ,可 以认 为
强化环境试验和可靠性试验 推进装备研制质量持续提升

En a c h vi m e tan h h n e t e En r on n d t e Rel bit s , i I y Te t a i
Ke m p o n h a i fEqu p e tMa u a t r ep I r vig t e Qu l y o t im n n f c u e
中 图 分 类 号 E 9 9 1
文献标 志码 A
文 章 编 号
2 9 —8 8 2 1 ) 20 0 —3 0 53 2 ( 0 2 0 — 1 90
DOI 1 . 7 3 j is . 0 5 3 2 . 0 2 0 . 2 0 3 8 / .s n 2 9 — 8 8 2 1 . 2 0 4
biiy a ei bi t . T hi r il nt o c ss lt nd r la l y i sa tc e i r du e om e d e y r s a c nd e pe inc fm iia y r p e e t e pl e e r h a x re e o lt r e r s n —
Abs r c Env r nme t a d t e ibiiy t s s a e i ta t io n n he r la lt e t r mpo t n rfc ton f r we p n e ui r a t ve iia i o a o q pme t n ma f c ur ua iy.The r he f nu a t e q lt y a e t und me a ua a e orwe p n e ui me nv r m e d pt — a nt lg r nt e f a o q p nte ion nta a a
21 O 2年
基于可靠性强化试验的弹药储存性失效分析

= e [T 、 × P t x 一“ - Y J J
( 1 )
式 中 为 达到 试 件 规 定 终点 的 寿命 或 时 间 , 为 常
数 , 是 波 尔 兹 曼 常 数 ( 1 305 k ( . 8 6 8±0 0 0 1 )× . 002
表达 式 为 :
以用 Mie 标 准模 型 表 示 。它 指 出 , 劳损 伤是 可 nr 疲
以累加且 不 可 以恢 复 的 , 同应力 造 成 的损 伤 程 度 不
收 稿 日期 :0 0—0 — 9 21 1 0
作 者 简 介 : 晓 方 (9 3一) 男 , 南 登 封 人 , 读硕 士研 究 生 , 究 方 向 : 王 18 , 河 在 研 弹药 技 术 与保 障
s— N曲线描 述 了这一 关 系 , 力 越 大 出现 失 效 的 时 应
( ) 1一 】
式 中A F为加速 因 子 , 为可靠 性强 化 试验 中施加 … 的温 度 , 。 为其 它试 验 中施 加 的温 度 。G B 7 A规 J5 3
定 引 信高 温贮 存 试验 条 件 为 在 温 度 7 34 下 1 o 4 K) C(
6l
21 0 1丘
菏
泽
学
院
学
报
第 2期
可 以累加在一 起 , 当累加到 1的时候 , 就达 到产 品 的 疲 劳 寿命 , 效出现 。Mi r 准模型 如下式 : 失 n 标 e
失 效 主要是 疲 劳损 伤 , 械 应 力 引起 的疲 劳损 伤 可 机
1 A re is 型 温 度 是 影 响 弹 药 储 存 性 的 ) r nu 模 h 重 要 因素 , 加 速 试 验 中 常用 的 环 境 应 力 。A re 是 r — h
可靠性强化试验在高可靠性产品设计中的应用

3 应 用 实例
本文 采用 可靠 性强 化试 验 的方 法 在某 型机 载 电
子设 备 进行 试 验 .以暴露 该 产 品 在典 型 故 障模 式 , 通过 分析 其失 效机 理 .从 而 为改进 产 品设计 、提高
产 品的 固有可 靠性 提供 了依 据 。该 产 品在强 化试 验 前 已按 照 G J B 1 0 3 2要 求 完 成 温度 循 环环 境 应 力 筛 选 .未发 现故 障 。
D/ , 4 NZICHANPI N KEKAOXI NG YU HUANJ I NG SHI Y AN
电子 产 品可 靠 性 与 环 境 试 验
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2 与 传 统 可 靠 性试 验 的 比较
将 可靠 性强 化试 验从 试验 实施 阶段 和试 验 目的
两个方 面 与传统 可靠 性试 验进 行 比较 .比较 结果 见
罨 可 增 蠓黎 靠 长 验 性 试 缺 的 综 陷 可 合 并 靠 应 采 性 力 取 改 进 纠 , 暴 正 , 露 措 达 产 施 到 品 规 , 使 定 的 潜 产 的 在 品 要 = : 三 ’ … 翼 。 二 =
攀 嚣 …耵 规 …
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增刊 1
何 文 波 等 :可 靠 性 强 化 试 验 在 高 可 靠 性 产 品 设计 中 的 应 用
利 产生 的早 期故 障剔 除 .以维 护产 品出厂 的质 量 的试 验方 法 ,其 关 键 是 利 用 H A L T测 得 产 品 的极 限 .找 出
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一
3 . 1 试 验方 案设计
通 电 测 试
可靠性强化试验

可靠性强化试验(RET)是一种采用加速应力的可靠性研制试验,目的是从根源上防治产品的潜在缺陷,快速提高产品的固有可靠性,也使产品耐环境能力得到提高。
在可靠性强化试验中,快速温变循环是常用的强化试验。
通过下图可以表明快速温变循环强化试验剖面。
一个完整的快速温变循环包括从室温开始、下降、低温下限保温、上升、高温上限保温、下降、到室温停止、最后检测。
温度上下限:为使缺陷发展为故障所需的循环数最少,应选择最佳的上下限温度值。
通常,上下限采用高温工作极限减5℃为上限,低温工作极限加5℃为下限,或采用不超过产品破坏极限的80%为上下限。
温变率:下降或上升的温度变化率以复杂的方式影响试验强度,也影响试验时间,从而影响试验费用。
温度变化率一般在15℃/min到60℃/min之间。
上下限温度保持时间:包括元器件(零部件)温度达到稳定所需时间和在上下限温度浸泡时间。
由于循环主要考核产品耐受温度变化率的程度,而不是高低温极限,所以受试产品在上下限温度保持时间通常为10~20分钟,一般不超过30分钟。
温度循环次数:为了节约试验费用,循环次数不易太多。
当温变率为30℃/min时,试验循环次数一般不超过6次,如果试件在5~6个循环内还未出现故障,则应考虑增大温度变化率,重新开始试验。
在可靠性强化试验中,振动步进应力试验也是常用的强化试验。
通过下图可以表明振动步进应力试验剖面。
起始振动g值一般取1至5Grms。
第一段横线是每步振动驻留时间,一般5至10分钟。
关于功能性能测试,有条件的可以连续监测,无条件的可以振动后进行检测。
每个台阶的高度是步长,开始前两步的步长可以大一些,如5Grms,后面的步长小一些,如1Grms。
这个绿色的横线是工作极限,是怎么找到的呢?当在B台阶监测/检测到性能异常时,则恢复到前面的A台阶振动并检测,若性能正常,则A台阶就是工作极限。
这个红色的横线是破坏极限,是怎么找到的呢?经过几步检测后,当在C 台阶监测/检测到性能失效(注意不是异常)或结构损坏时,则恢复到前面的A 台阶振动并检测,若性能失效,则停止振动并检测,若性能仍失效,则C台阶就是破坏极限。
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• 北京利江技术服务有限公司,成立于2011年4月,总部位于 北京,是专业从事环境可靠性试验设备销售、环境试验技术 服务、试验设备系统集成为一体的综合性公司。由具备多年 环境试验行业资深经验的优秀人才组建,拥有一流的产品、 一流的技术服务、一流的管理体系。
• 公司业务包括:可靠性试验(环境试验)培训、环境试验中 心的建设咨询、环境试验设备的保障(维修、维护保养、保 障、设备改造等)、环境试验室的噪声处理、数字化试验设 备管理和试验数据数字化管理,环境试验设备销售(进口振 动台和环境试验箱)等。北京利江技术服务有限公司麾下有 第一分公司和第二分公司,一个环境试验箱生产和改造基地 (东莞),一个振动台维修改造基地(苏州),两个军民合 作的第三方环境试验室(绵阳西计检测中心,贵阳航天十院 计量检测中心可靠性环境试验中心)和贵阳办事处。
可靠性试验技术与试验中心的发展
美国可靠性试验发展历程 国内可靠性试验发展 国内可靠性试验室发展方向
美国可靠性试验发展历程
以美国的可靠性试验发展为例,可靠性试验的发展经 历了四个阶段:
1. 可靠性萌芽:
二战到20世纪50年代中期
2. 实施可靠性统计试验:20世纪50年代后期—70年代中期
国内可靠性试验发展
考虑到可靠性试验方面更多涉及到经济性和安全性 所以民用企业和军工企业存在很大的区别: 从企业看:做得最好的是华为。(最早电路板器件焊脚) 从行业看:汽车行业最好。关键是研发试验,很多先进的 试验技术普及应用。比如振动非高斯随机试验。
所以在研发试验上,民品比军品走在前面。 军品是不计成本,严酷!
强化试验。 弱化系统级筛选试验; 加强综合环境应力试验。 加强整机的环境试验 加强仿真
国内可靠性“试验室”发展方向
1. 第三方环境试验中心 2. 当前国内环境实验室状态 3. 设备管理规范化和标准化
第三方环境试验中心
第三方环境试验中心是一个独立的试验单位,为用户 提供产品的研制试验与评价。不仅提供各种试验设备和试 验技术,而且提供试验 的评价,帮助用户进行分析、改进 和决策。
国内可靠性试验发展方向
总结:国内国情 军工产品:元器件、部件、系统都是100%试验;主要 试验量是筛选、摸底和鉴定试验(通过不通过,没有破坏性 试验)。民品是研发试验、例行或者抽检、。
发展:有效试验,增强研发试验,减少重复试验;节省 费用,减少周期 加强元器件和部件级产品的筛选老化试验,进行可靠性
试验与评价
当前国内环境实验室状态
1. 实验室的投资与门槛 关系 —— 销售、客户
资金 —— 设备 质量体系——认证(合作或去申请CNS认证) 场地
2 . 实验室运行成本——比较固定
设备采购 场地租赁费用 人工费用 水电费用 设备保障费用 销售费用
当前国内环境实验室状态
当前国内环境实验室状态
5 解决与建议:提供技术服务的竞争力
突出技术服务的特点和优势;(本身技术管理显示出技术优 势和特点,员工的试验技术水平、试验设备技术、帮用户解 决问题的能力等)
学习提高试验技术评价,尤其设备本身的技术性能的管理和 正确与精确控制试验;
向综合试验发展 研究学习产品研发可靠性试验技术——强化试验。 根据本身的行业特点,建设一个具有针对性技术特点或产品
当前除少部分实验室外, 大部分环境实验室靠关系接活, 而不是靠技术服务,或者说没有竞争力; 造成这种原因:
当前国内环境实验室状态
造成这种原因: 当前的市场需求 国内试验技术水平和政策,造成大量的简单技术试验需求; 进入门槛低,设备投资金额不大(简单的试验) 收益相对稳定并较高。
5 问题与发展:
3. 特点
门槛低,不需要试验技术,简单说,试验室人员就是一个 接待工作和设备操作工作,只有试验没有评价。
国内环境实验室数量巨大, 除了各个产品制造商和研究单 位的自身建立的实验室外,独立的第三方环境实验室到处 都是。
简单试验,大型的(投资金额大,需要国家投入)或者全 面综合试验室很少。
4. 竞争力
国内各种可靠性试验的军标基本上根据美军标编制的,所以 在实施上也有很大的不适用性。另外,美国总在挑战;而中国没 有对产品研制周期和费用这方面的迫切感;所以中国的可靠性试 验技术和执行远远落后于美国。
笼统来说,中国目前的可靠性试验水平等同于美国80年代后 期至90年初。但是随着我国对可靠性试验的深入,尤其对综合试 验箱和可靠性强化试验箱的需求,已经引起了美国对我国的可靠 性试验技术的重视,比如2014年开始对我国实行综合试验箱和可 靠性强化试验箱出口限制。
但是目前实验室基本上只提供试验设备的能力,提供一 个试验运行的报告,不能获得和有效利用试验过程中其他 试验数据(试验效率极低),更不用说提供试验评价技术 能力,一条腿走路,进入门槛很低,有试验设备和试验室 认证就可以,成为一个没有技术含量的工作,这将导致没 有竞争力。
目前国内的“强基”政策和采购策略的改变(允许民 营企业参与军品)都会要求提高环境试验水平。竞争力将 取决于技术人员的环境试验的技术水平。
国际形势的变化——比如战争会要求产品研制周期的缩短和 费用的减少;
试验技术水平的提高,当前国内的可靠性试验数据的积累, 会导致简单技术试验量降低、综合试验量增加。
第三方环境实验室相互竞争加剧 从上面的投资和运行成本分析看,当前的第三方环境实验室
采用降低价格(降低试验收费标准)方法,并不能保证或维 持,或增加实验室的竞争力。
的综合服务的试验室。
3. 重视综合环境试验: 20世纪70年代后期—80年代中期
4. 注重可靠性强化试验、综合系统试验、仿真与虚拟试验: 20世纪80年代后期—至今
国内可靠性试验发展
国内可靠性研究始于20世纪70年代,八十年代中期开始实施 可靠性试验,90年代开始可靠性验证试验(教练八飞机)。到了 20世纪90年代末,我国才真正开始重视可靠性试验。我国各个军 工企业从90年末才开始大量采购环境试验设备。