一种有效的安全裕度测试加速算法
加速可靠性试验

加速试验的发展—80年代
■ Gregg. K. Hobbs博士经多年对环境应力 筛选的研究提出了高加速寿命试验 (Highly Accelerated Life Testing) 和高 速应力筛选(Highly Accelerated Stress Screening)
加速试验的发展—90年代
■ 美国波音公司首次提出可靠性强化试验 (RET-Reliability Enhancement Testing
■ 定量加速试验 ALT
定性加速试验——HALT
■ HALT—高加速寿命试验(Highly Accelerated Life Testing) 。使用阶跃式应力使得产品承受 不同的应力以此来发现产品的设计限的一种过 程。HALT意在于发现产品的应力限以及确认产 品的薄弱地方。这种信息的使用有助于产品的 再设计。
定量加速试验—— ALT
■ ALT—加速寿命试验(Accelerated Life Testing).
加速试验试验使用的应力类型
经统计,对产品可靠性产生影响的 环境应力主要是温度和振动应力。据统 计引起产品故障的环境因素中,温度占 50%左右,振动占20%左右。
加速试验使用的设备
■ 温度箱 ★液氮制冷 ★快速温变率,产品上温变率可达60℃/min ★温度运行范围-100℃~+200℃
加速度自功率控制谱
HALT试验夹具
辅助测试设备开发
■ 针对于不同的产品,根据其功能参数设 计不同的测试设备。
执行HALT
进行HALT试验
HALT样本容量
■ 样本容量n的计算如下式
其中: P(d)是某一故障可能被检测到的概率 p是故障概率或者是任何有故障单元的概率
HALT样本容量
复合材料壳体金属接头失效机理及安全裕度评估

复合材料壳体金属接头失效机理及安全裕度评估复合材料壳体金属接头失效机理及安全裕度评估1. 引言复合材料在航空航天领域的应用越来越普遍,其轻质高强的特性使其成为了替代传统金属材料的理想选择。
然而,复合材料与金属材料的连接至关重要,而复合材料壳体金属接头的失效机理及安全裕度评估成为了航空航天领域的一个重要课题。
2. 复合材料壳体金属接头失效机理2.1 蠕变及疲劳复合材料壳体金属接头在长期高温载荷下容易发生蠕变现象,导致材料性能下降,从而增加了失效的风险。
复合材料与金属的连接处也容易受到疲劳加载的影响,疲劳裂纹的产生可能会导致接头失效。
2.2 腐蚀及应力集中复合材料壳体金属接头处于复杂的环境中,可能会受到腐蚀影响,加速接头的老化与失效。
接头处的金属部分容易受到应力集中的影响,增加了接头的失效风险。
3. 安全裕度评估3.1 仿真模拟通过有限元分析等仿真模拟手段,可以对复合材料壳体金属接头进行受力分析,评估其在不同载荷作用下的受力情况,从而判断其安全裕度。
3.2 实验验证仿真分析的结果需要与实际测试结果进行验证,通过对复合材料壳体金属接头进行静态、疲劳等多种实验,获取其在不同条件下的性能数据,进而评估其安全裕度。
4. 总结与展望复合材料壳体金属接头的失效机理涉及蠕变、疲劳、腐蚀和应力集中等多种因素,因此在实际工程应用中需要综合考虑其安全裕度。
未来,随着材料科学与工程技术的不断发展,将有望研发出更加可靠的复合材料壳体金属接头,为航空航天领域的发展提供更好的保障。
个人观点与理解作为一名文章写手,我深刻理解复合材料壳体金属接头失效机理及安全裕度评估的重要性。
在撰写本文的过程中,我结合了相关知识与实践经验,希望能够为读者呈现一篇既有深度又有广度的文章。
复合材料壳体金属接头的工程安全裕度评估是一个涉及多学科知识与技术的综合性课题,需要我们不断学习与探索,才能不断提升技术水平,确保安全可靠的航空航天工程。
在撰写本文的过程中,我采用了深入浅出的撰写风格,从简单的失效机理开始,逐步深入复杂的安全裕度评估,希望能够帮助读者更好地理解这一课题。
加速寿命计算公式(可靠性)

1240.2
品结构),使用应力条件,加速应力测试条件和相关的失效机理。 )中的待测物都有自己的加速因子和测试条件(如占空比,应力水 因素。
荷(如温度,温度循环和温度变化率),化学负荷(如潮湿,腐蚀 流,功率)和机械负载(例如,准静态周期性机械 荷的组合。组合负荷的结果分析和结果到生命周期条件的外推需要定 坏的贡献。
力学得出)
加速因子 AF(t) 0.99
0.979
加速率常数 B(≤B≤)
10
综合加速因子
8.00
* 注1: 加速因子取决于待测物的硬件参数(如材料性能,产品结构),使用应力条件,加速应力测试 因此,每一个相关的故障模式(假设它是一个失效机理的结果)中的待测物都有自己的加速因子和测试 平,应力历史,试验持续时间)应根据这些量身定制的加速度因素。
电工电子产品恒定应力加速寿命试验-加速因子计 (依据IEC62506标准)
参考标准环境: 1)室温:25℃, 2)相对湿度:55%RH, 标准大气压:101.3 kPa。
由inverse power law模型计算 (逆幂律模型: 用于除了恒温应力之外的因 素,例如电气,机械,化学(腐蚀)和其它)
加速因子
AF(v)
1.57
1.09
备注 m取值: 1)电容器以直流电压V加速,m=5, 2)聚乙烯绝缘材料以交流电压V加速,m=11-13, 3) 滚珠轴承及钢材的断裂,m=3-4, 4)对于温度冲击测试, m=6.96
加速率常数
m ( 2<m<13 )
5
由Arrhenius模型计算 (阿伦纽斯模型: 用于恒温应力,是基于绝
* 注2:当规划一个测试项目时潜在故障模式应该被列出。
* 注3:定量加速测试可以通过增加各种负载水平运行,如热负荷(如温度,温度循环和温度变化率), 性化学物质,如酸和盐),电气负载(如稳态或瞬态电压,电流,功率)和机械负载(例如,准静态周 变形,振动和冲击/冲击/碰撞)。加速试验环境可包括这些载荷的组合。组合负荷的结果分析和结果到 量理解不同测试应力的相关交互作用和每个应力类型对整体损坏的贡献。
加速因子计算公式

加速因子计算公式
温度的加速因子由Arrhenius 模型计
其中,Lnormal为正常应力下的寿命,Lstress为高温下的寿命,Tnormal为室温绝对温
应的活
例子:y=exp((0.6/8.6e-5)*(1/298-1/348))
Ea=0.6,即为电子产品;
室温为25℃,加速高温为75℃。
湿度的加速因子由Hallberg和Peck 模型计算:
其中,RHstress 为加速试验相对湿度,RHnormal为正常工作相对湿度,n为湿度的加
一般介于2~3之间。
温度变化的加速因子由 Coffin-Mason公式计算:
其中,为加速试验下的温度变化,为正常应力下的温度变化,n 为温度变化的加速率
值,
电压的加速因子由Eyring 模型计算:
其中,Vstress为加速试验电压,Vnormal为正常工作电压,β为电压的加速率常数。
绝对温度,Tstress为高温下的绝对温度,Ea为失效反
度的加速率常数,不同的失效类型对应不同的值,
加速率常数,不同的失效类型对应不同的
常数。
加速试验法的及应用

加速试验法的及应用加速试验法是一种通过加速产品的使用环境和时间,以提前研究和分析产品在实际使用过程中可能出现的问题的方法。
在工程领域中,加速试验法可以用于产品的寿命预测、可靠性评估、故障分析等方面。
下面将详细介绍加速试验法的原理和应用。
一、加速试验法的原理加速试验法的基本原理是通过提高产品的工作负载、加大环境条件、应用特定的材料损伤机制等方式,加速产品的老化和失效过程,从而在较短时间内观察和获得产品失效的数据。
具体来说,加速试验法的原理包括以下几个方面:1. 保持加速试验条件与实际使用条件之间的相似性。
加速试验的结果只有在试验条件与实际使用条件有着相似性的前提下才能作为可靠性评估的依据。
因此,在进行加速试验时,需要尽可能模拟产品的使用环境和加载条件。
2. 应用加速因素。
加速因素是指在加速试验中所使用的一些能够加快产品老化和失效的物理或化学过程。
常见的加速因素包括温度、湿度、振动、电磁辐射等。
通过调节加速因素的数值,可以使产品在较短时间内经历相当于多年或多个月甚至更长时间的使用过程。
3. 基于加速因素的失效模型。
加速试验过程中,需要建立基于加速因素的产品失效模型,用于预测和分析产品的寿命和失效机制。
例如,温度是常用的加速因素之一,可以通过弗兰克方程等模型来预测产品在不同温度下的寿命。
根据失效模型的预测结果,可以进行产品设计和优化,以提高产品的可靠性和寿命。
二、加速试验法的应用加速试验法在工程领域中有着广泛的应用。
以下是其中几个典型的应用案例:1. 产品寿命预测。
通过加速试验,可以模拟产品在实际使用过程中可能遇到的各种环境和负载条件。
通过观察和记录产品在加速试验中的失效时间和失效模式,可以推断产品在实际使用中的寿命。
这对于产品的设计和维修计划制定具有重要意义,可以帮助企业降低成本,提高产品的可靠性。
2. 故障分析。
加速试验法可以帮助工程师们深入了解产品的失效机制和故障原因。
通过模拟产品在不同工作状态下的工作条件,可以清晰地观察到产品中的缺陷和故障。
软件可靠性测试加速方法分析

e o ay i a e yb xa lss s d n b
a dmut l f ae . T ersac c iv me t n e eo me tns f rerl bl c eeae sigmeh da emanya a— n li ei ob sd p n h ee rha he e nsa dd v lp n ot i wa ei it a c lrtdt t to il n l a i y e n r y e , s mma ie dd su s d An h o cu in et a ec a gn r b bl a e p r ah C eac lrtdp r ya d zd u rz da ic se . n dtec n lso sa t h n igp o a it b s da p o c a b c eeae at n r h t h i y n l t eoh r al ea c lrtdc mpeey Ba e nti ep icpeo ot r eibl c eeae sigm eh d t de , a d h t escrb c eeae o ltl. s do st rn il f fwaer l i t a c lrtdt t t o s ssu id n h h s a i y e n i
1 软 件可 靠性 测 试
软件可靠性测试通 过模拟软件 的真实 使用 过程对软件进
收稿 日期 :2 1. .5 0 0 92 ;修订 日期:2 1.1 5 0 001 2 。 -
基金项目:航空科 学基金项 目 (0 82 10 ) 2 00 4 0 5。
() 1由于软件可靠性 测试 按照使用概率进行 随机抽样得 到 测 试数据 , 对于概 率高 的输入 , 在大量 的重复测试 , 存 而对 于
可靠性测试加速试验的实施过程和效果
3.2 加速 试验 方法 选择 技巧
成熟 度
精度 要求
风险 因素
试验 效率
高温加速-利用热反应模型-应用最广泛 模型参数激活能Ea和频数因子可自行求解 模型应检验,试验方案应满足检验要求 置信度评估,评估结果验证……
降低风险措施的影响,如增加分组,增加每组下样品
恒定应力分多组,各应力并行实施,低应力组无失效 步进步降只一组,各应力串行实施,故障数分布问题
Ⅱ加速试验的策划
工作
工作——一定要通电;是否有振动?
状态
非工作——一定不通电,通常无振动。
1
加速 模型 选择
环境 因素
温度、振动、温循 温度-湿度、温度-振动、温循-振动
模加
主
型速
要
即应
机
考虑 因素
产品 特点
应力符合产品?应力可否加速? 是否会损坏样机?产品敏感参数?……
形力 式类 选型
理 决 定
条件
可靠性测试加速试验的实 施过程和效果
1 加速退化试验方法研究
试验方法
方案设计 试验实施
及优化
方法
2 试验方案设计
贮存加速退化试验 方案设计
样品数量的 确定
检测周期的 确定
试验时间的 确定
试验应力的 确定
检测次数的 确定
检测次数的 确定
2 试验方案设计
试验方案设计
应力分组——不低于3组 样品数量——不低于2~3个/组 测试次数——不低于7~8次
Ⅴ 加 速 贮 存 寿 命 试 验 方 案
三.加速试验的实施过程和效果
Ⅵ 加速试验的效果 快速 高效 经济 应用范围广
Ⅰ加速试验的设计
1 根据 试验 目的
加速寿命计算公式(可靠性)
电工电子产品恒定应力加速寿命试验-加速因子计 (依据IEC62506标准)
参考标准环境: 1)室温:25℃, 2)相对湿度:55%RH, 标准大气压:101.3 kPa。
由inverse power law模型计算 (逆幂律模型: 用于除了恒温应力之外的因 素,例如电气,机械,化学(腐蚀)和其它)
加速因子
AF(v)
1.57
1.09
备注 m取值: 1)电容器以直流电压V加速,m=5, 2)聚乙烯绝缘材料以交流电压V加速,m=11-13, 3) 滚珠轴承及钢材的断裂,m=3-4, 4)对于温度冲击测试, m=6.96
加速寿命试验-加速因子计算 62506标准)
准大气压:101.3 kPa。
实际使用应力
SUse
16
加速(测试)使用应力
STest
17.5
正常工作的温度
片Ea的值为0.52.
T0(℃) 25
加速(测试)应力的温度 T(℃) 45
实际使用应力
SE-Use
298
加速(测试)使用应力
SE-Test
302
8.1
1240.2
品结构),使用应力条件,加速应力测试条件和相关的失效机理。 )中的待测物都有自己的加速因子和测试条件(如占空比,应力水 因素。
荷(如温度,温度循环和温度变化率),化学负荷(如潮湿,腐蚀 流,功率)和机械负载(例如,准静态周期性机械 荷的组合。组合负荷的结果分析和结果到生命周期条件的外推需要定 坏的贡献。
加速试验方案
加速试验方案1、引言加速试验是指通过模拟实际工作环境下的加速作用,对产品进行加速老化或耐久性测试的一种方法。
该试验旨在加快产品老化速度,以便更早地发现产品在使用过程中可能出现的问题,从而提前采取相应的改进措施。
本文将介绍一个常用的加速试验方案,包括试验目的、原理、步骤等内容。
2、试验目的本次加速试验的目的是评估某电子产品在高温环境下的耐久性能。
通过将产品置于高温环境中连续运行一定时间,观察其工作状态和性能变化,以判断其是否能够稳定长时间工作。
试验主要考察产品在高温条件下是否存在以下问题:•温度过高导致的电路故障;•高温环境对产品外观的影响;•高温条件下电池寿命的影响。
3、试验原理本次加速试验采用高温箱进行,利用高温环境加速产品老化。
高温箱内部温度可通过控制器进行设定,并能精确控制在预定的温度范围内。
试验过程中,将产品置于高温箱内,使其在高温环境中连续运行一段时间。
产品的耐高温性能主要取决于电路、材料以及散热系统的设计和制造质量。
在高温环境中,电路元器件的温度会升高,可能导致电路故障或性能下降。
此外,材料在高温下容易变形、老化,可能导致外观损坏。
夏天很多电子产品使用在高温环境下,所以该试验能够有效预测产品在实际使用中的可靠性。
4、试验步骤本次加速试验的步骤如下:步骤一:准备工作在进行试验前,需要准备以下材料和设备:•高温箱;•测温仪;•需要测试的电子产品;•记录表格等。
步骤二:设置试验条件按照试验要求,将高温箱内温度设定为指定的温度范围。
同时,将测温仪放置在高温箱内,以实时监测温度变化。
步骤三:放置产品将需要测试的电子产品放置在高温箱内,保证产品安全放置并避免相互干扰。
步骤四:开始试验启动高温箱,开启试验。
在试验过程中,记录产品的工作状态、温度变化等重要数据,并定期进行检测和记录。
步骤五:结束试验根据试验要求,终止试验,并将产品从高温箱中取出。
对产品进行外观检查,并记录产品的性能变化和损坏情况。
步骤六:分析数据根据试验记录的数据和观察结果,进行数据分析和结论得出。
加速寿命试验的加速模型 标准
加速寿命试验的加速模型标准【加速寿命试验的加速模型标准】1. 引言在工程领域,对产品的寿命进行评估和预测是非常重要的,尤其是在一些对产品寿命要求较高的行业,比如航空航天、汽车、医疗器械等。
加速寿命试验是一种常见的手段,通过在相对较短的时间内模拟产品使用过程的加速速度,以求得产品的可靠性和寿命指标。
而加速寿命试验的加速模型标准则是对试验过程中使用的加速模型进行规范和标准化,以确保试验结果的可靠性和可比性。
2. 加速寿命试验的基本原理在进行加速寿命试验时,需要首先确定试验过程中所使用的加速模型。
加速模型是指在实验室条件下对产品进行加速老化或破坏的方法和技术,以求得产品在实际使用环境下的寿命。
常见的加速模型包括温度应力模型、湿度应力模型、压力应力模型等。
这些加速模型都是基于一定的物理和化学原理建立起来,通过模拟产品在实际使用过程中所受到的环境应力,来加速产品老化和失效的过程。
3. 加速寿命试验的加速模型标准针对不同的产品和行业,加速寿命试验的加速模型标准有所不同。
一般来说,国际上对加速寿命试验的加速模型标准进行了规范和统一,比如ISO 9227对盐雾试验的加速模型进行了规范,ISO 6270对循环试验的加速模型进行了规范等。
这些标准主要包括了试验条件、试验方法、试验过程中的监测和记录要求等内容,以确保试验过程中的可靠性和可比性。
4. 个人观点在加速寿命试验中,选择合适的加速模型标准是非常重要的。
一个合适的加速模型标准可以有效地加速产品老化和失效的过程,节约时间和成本。
然而,在选择加速模型标准时,需要充分考虑产品的实际使用环境和应力条件,以及试验过程中的可靠性和可比性要求。
针对一些特殊的产品和行业,也需要根据实际情况进行定制化的加速模型标准,以满足产品寿命评估和预测的需要。
5. 总结加速寿命试验的加速模型标准是对试验过程中所使用的加速模型进行规范和标准化的重要手段。
选择合适的加速模型标准可以有效地加速产品老化和失效的过程,节约时间和成本。
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中图法分 类号
T P 2 7 4 . 2 ;
文献标 志码
A
设 备 抗 电磁 干 扰 能 力 是 设 备 运 行 的 一 个 重 要 指标 。安全 裕 度 测 试 是 测 量 设 备 正 常 运 行 的主 要
测试 。安 全裕 度测 试 是 在 一定 的 电磁 辐 射下 , 测试 设 备 的受 干扰 频 段 以 及 抗 干 扰 的 能 力 。通 过 频 谱
@ 1 6 3. c o m。
法可以有效地控制测量步数 , 对频段 以及其 它外界
9期
刘 慧英 , 等: 一种有效 的安全裕 度测试 加速算 法
因 素也具 有 比较强 的适 应性 。
2 . 3 系统 模 型
2 . 3 . 1 系统 的理 想模 型
安全 裕度 测试 过 程 之 所 以缓 慢 , 最 主 要 的还 是
@
2 0 1 3 S c i . T e c h . E n g r g .
一
种 有 效 的安全 裕 度测 试 加 速算 法
刘慧英 王 晶 高婷婷
( 西北工业 大学 自动化学 院, 西安 7 1 0 1 2 9 )
摘
要
阐述 了安全裕度测试 的过程 。分析 了安全裕度 测试过 程 中被 控设备 的非 线性, 以及 电磁 场信号 的损耗对 控制 系统
安全裕度测试是 电磁兼容性测试 的一项重要
2 0 1 2年 1 1月 1 3 日收 到
第一作者简介 : 刘慧英 ( 1 9 5 6 一) , 女, 教授 , 山东 日照人 , 博士生导
师, 研究方向 : 控制理 论与控 制工程 、 计 算机 控制。E — m a i l :w g t i n k l e
一
频点下 , 发射的干扰信号是从较低 的幅值逐渐增
长 到极 限值 。通 过工 程 整 定 的控 制 方 法 , 测 量 次 数
1 安全裕度测试简介
通 常人们 把无 线 电通 讯装 置 受 到 的 干 扰 , 称 为 电磁干扰 , 表 明装 置 受 到 外 部 干扰 侵 入 的 危 害 , 同 时它本 身也 对外部 其他 装 置 造 成 危 害 , 即成 为干 扰 源 。电磁兼 容测 试 是 按 照某 种 标 准 , 对产品 、 设备 、
接收机测量被测设备在一定频段 正常工作状态 下 的辐 射环 境 电平 , 然后 在 此 电平 上增 加 所 需 的安 全
裕度 作 为干 扰 信 号 , 对被测试设备 施加该干扰 , 并 检查 其 敏 感 特 性 , 判 定 设 备 是 否 满 足 安 全 裕 度
要求 。
样本 ; 而实际测试设备摆放 位置经常改变 , 导致此 类算法很难在实 际过程 中被实现。融合 人工神经 网络以及逐渐逼近 、 偏差控制等思想 , 以动态计算 ,
实验 , 然而现在的安全裕度测试往往缺乏高效的控 制算法 , 从而使安全裕 度测试变得耗 时、 耗力。限
于安 全裕 度测试 过 程 , 安 全 裕 度测 试 系 统 的控 制算 法 一般 都是 采 用 反 复 调试 的 方 法 来 进 行 系统 参 数 整定 。由于测 试过 程 一 般 都 是一 次 性 试 验 , 人 工 神 经 网络 、 模糊 控制 等 智 能算 法 需 要 大 量完 整 的测 试
逐渐 逼近 的方法 控 制 安全 裕 度 测 试 的测 量 过 程 , 提
高 了测试 速度 。
2 测试存在 的问题 及解决 方法
2 . 1 测试 过程存 在 的问题 安全裕度测试 的最大问题是i 贝 0 量 速 度 慢 。进
行一 次完 整 的实验 , 往往 需要 4 h以上 。通 常 , 在 某
产 生的影 响。针对 实际测试过程测试 时间长 的问题 , 通过 对非 线性测试设 备进行 数 学建 模 的方法 改进 系统模 型。提 出一种
在测试过 程中, 动态计算系统模型特性参数 , 预估被控设备 给定信 号量, 以及控 制偏差逐渐减 小 的方 式, 动 态逼 近给定极 限值 的加速 算法。确保 了系统的控制精度 , 加快 了系统 的测试速度。 关键 词 安全裕度 系统建模 动态计算 偏差控制
( a ) 闭环 负反馈
因为 测试 系统 硬 件 的非 线 性 。安 全 裕 度 测 试 系 统
的硬件包含 了频谱接收机 、 信号源 、 功率放大器 、 发 射天线 、 接收天线等设 备。其 中功率放 大器以及发
射、 接 收天 线 都 是 非 线 性 设 备 , 这 几 种 设 备 的 输 出
是不定的, 而且一些特殊频点 ( 干扰信号 ) 的测量往
往 需要 调 节 几 十 次 才 能 达 到 要 求 。这 里 采 用 ห้องสมุดไป่ตู้ 种
新颖的、 快速的、 动 态 计 算 的 逼 近 算 法 来 改 善 测 试
系统 的速度 问题 。
2 . 2 动态 计算逼 近 法
系统的电磁兼容性指标的测试… 。
.
动态计算逼近法是一种动态计算 、 估钡 4 系统参 数的方法 。算法通过控制逼近 步数 , 逐渐减小逼近 偏差范围的方式 , 加快系统测试速度 ; 同时 , 相 比其 他各种智能控制算法 , 有着简单 、 快速 、 精度高等特
点 。针对 安 全裕度 测 试 过 程 中 , 每 个 频 点 的测 量 信 号 需要从 给 定值逐 渐 增 加 到 极 限值 , 动 态计 算 逼 近
第1 3卷
第 9期 2 0 1 3年 3月
科
学
技
术
与
工
程
Vo J . 1 3 No .9 Ma r . 201 3
1 6 7 1 — 1 8 1 5( 2 0 1 3) 0 9 — 2 5 3 8 — 0 6
S c i e n c e Te c h n o l o g y a nd En g i ne e r i n g
是随着输入信号的频率改变 的。理想情况下 , 测试 设备的输入 输 出关系 以及各 种设 备 的特性采 用 以 下 一组 公式 来进 行设 备建 模 ] 。
Ps
=
。