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壽命試驗知識匯總

嘉峪檢測網        2018-04-28 16:55

       壽命試驗的目的,一是發現產品中可能過早發生耗損的零部件,以確定影響產品壽命的根本原因和可能采取的糾正措施;二是驗證產品在規定條件下的使用壽命、貯存壽命是否達到規定的要求。

 

適用范圍與適用時機

本文提出的方法適用于具有耗損特性的機械類產品、電機類產品等的工作壽命和貯存壽命的試驗與評估。壽命試驗與評估工作適用于產品設計定型階段、試用階段和使用階段。

 

產品的壽命參數

產品的耐久性是指:產品在規定的使用、貯存與維修條件下,達到極限狀態之前,完成規定功能的能力,一般用壽命參數度量。極限狀態是指由于耗損(如疲勞、磨損、腐蝕、松動等)使產品從技術上或從經濟上考慮,都不宜再繼續使用而必須大修或報廢的狀態。

產品主要的壽命參數有:

(a) 首次翻修期限(首翻期)——在規定條件下,產品從開始使用到首次翻修的工作時間、循環次數和(或)日歷持續時間。

(b) 使用期限——在規定條件下,不可修復產品從開始使用至失效的工作時間和(或)日歷持續時間。

(c) 翻修間隔期限——在規定條件下,產品兩次相繼翻修間的工作時間、循環次數和(或)日歷持續時間。

(d) 總壽命——在規定條件下,產品從開始使用到報廢的壽命單位數。

(e) 貯存壽命——在規定的貯存條件下,產品能夠滿足規定要求的貯存期限。

對于不同的產品,根據上述參數可以派生出不同的參數名稱,但其含義是基本相同的。

 

產品壽命試驗分類

壽命試驗是為了驗證產品在規定條件下,處于工作(使用)狀態或貯存狀態時,其壽命到底有多長,即要了解產品在一定應力條件下的壽命。根據工作狀態、貯存狀態,產品壽命試驗分為工作壽命試驗、貯存壽命試驗。

對于高可靠性產品而言,壽命試驗時間很長。為便于快速評價產品的壽命和可靠性,就需要一種被命名為加速壽命試驗的試驗。按照增加應力的方式,加速壽命試驗可以分為恒定應力、步進應力、序進應力加速壽命試驗三種。

壽命試驗試驗分類情況歸納如下:

壽命試驗知識匯總

 

工作壽命試驗

  工作壽命試驗就是在一定環境條件下加負荷,模擬使用狀態的試驗。其目的是驗證產品首翻期或使用壽命指標量值。

(1)壽命試驗方案

1) 試驗條件

它是產品的環境條件、工作條件和維護條件的總稱。進行設備壽命試驗時,應盡可能模擬實際的使用條件。

2) 試驗時間

對于航空裝備的機載產品一般取產品首翻期的1~1.5倍作為試驗時間。其他武器裝備的產品可根據其使用特點確定試驗時間。

3) 被試產品的選擇

對新研制的產品應選取具備定型條件的合格產品作為被試樣品;對已定型或現場使用的產品,應選用做完定期試驗或在現場使用到一定壽命的產品作為被試產品。

4) 被試產品數量

被試產品數量一般不應少于2臺(套)。

(2)壽命試驗評估

1)關聯故障

對于可修復的產品,凡發生在耗損期內的,并導致產品翻修的耗損性故障為關聯故障。

對于不可修復的產品,發生在耗損期內的,并導致產品翻修的耗損性故障和偶然故障均為關聯故障。

2)數據處理

A)如果受試產品壽命試驗到T時,全部產品均未發生關聯故障時,應按公式1評估產品壽命首翻期或使用期的T0 

壽命試驗知識匯總

 

壽命試驗知識匯總

 

加速壽命試驗

用加大應力(如熱應力、電應力、機械應力等),而又不改變失效機理的辦法,使產品的故障進程加速,這樣的試驗稱為加速壽命試驗。根據加速壽命試驗結果,可以推出正常使用狀態或降額使用狀態下的產品壽命。

按照施加應力的方式不同,加速壽命試驗可以分為三種:

(a) 恒定應力加速壽命試驗,它是試驗過程中應力保持不變(大于產品額定狀態下的應力水平)的情況下的壽命試驗;

(b) 步進應力加速壽命試驗,它是將受試樣品分成幾組,每組樣品固定一個試驗時間間隔,從低應力級開始試驗,每次試驗增加一級應力,看那一級應力水平會引起產品故障;

(c) 序進應力加速壽命試驗,這種試驗的試驗應力是隨著時間增大的,而且按線性或其他規律連續等效地增加應力水平,直到試驗樣品出現故障。

由以上三種試驗方法可知:恒定應力加速壽命試驗方法簡單、易行,步進、序進應力加速試驗較為復雜,試驗設備復雜,但如能應用,其加速的效果會更好。

 

壽命試驗與可靠性鑒定試驗的異同

正確區分產品設計定型前的壽命試驗與可靠性鑒定試驗的異同。從廣義上講,產品設計定型前的壽命試驗與可靠性鑒定試驗均屬可靠性試驗范疇,但兩者在許多方面又有不同,見表。

 表  產品設計定型前的壽命試驗與可靠性鑒定試驗的異同

項目

壽命試驗

可靠性驗證試驗

試驗目的

驗證產品的壽命是否滿足規定的要求。

通過試驗給出產品浴盆曲線偶然失效期與耗損失效期的拐點離坐標原點的橫座標的距離。

驗證產品可靠性是否達到規定的指標。

通過試驗給出產浴盆曲線底部離橫座標軸的高度。

失效(故障)

判據

對不可修復產品,凡引起產品更換的所有偶然失效和耗損失效均判為失效。

對可修復產品,只計及將引起產品翻修的耗損性故障,如磨損、老化,疲勞斷裂等。

對基本可靠性指標,將導致增加維修人力和保障資源的所有事件均判為故障,包括所有偶然故障和耗損故障。

對任務可靠性指標,凡出現將影響完成規定的任務的事件才判為故障,其中包括偶然故障和耗損故障。

受試品數量

由壽命試驗方案確定

根據試驗最佳效費比和產品壽命指標值確定

所需的試驗總時間

根據壽命指標值、產品重要度和受試品數量決定

取決于統計試驗方案和可靠性指標值

施加的環境應力和工作應力

選用對壽命影響最大的環境應力和工作應力

一般選用對可靠性影響最大的溫度、振動和濕度環境應力和工作應力

應力施加方式

一般采用組合應力施加方式

多種環境應力按試驗剖面綜合施加

環境應力

選用準則

盡可能模擬真實環境應力,但可刪除對壽命不敏感的環境應力或應力量值

盡可能模擬真實環境應力,但可刪除對可靠性不敏感的環境應力

合格判據

試驗中產品一旦出現關聯責任故障,即判為不合格

如試驗中發生關聯責任故障,可更換修復。只要發生的關聯故障數不超過所選可靠性統計方案規定的故障數,產品仍判為合格 

 

壽命試驗實施要點

1、對于既有可靠性指標要求,又有壽命指標要求的產品,可以采用壽命與可靠性綜合驗證試驗方案,通過一個試驗,同時給出產品的壽命與可靠性的驗證結果。

2、產品壽命試驗是一項周期長,需要較多投入的工作。因此,型號研制過程中,應對所選擇的配套產品進行重要性分析,對于影響型號使用安全和嚴重影響任務完成的產品擬開展壽命試驗,并通過技術經濟合同給予確定。

3、產品的工作壽命或貯存壽命一般較長,在新產品使用初期要一次性確定產品壽命(首翻期或使用期限)往往比較困難。因此,新產品的壽命指標一般可在首次使用、型號設計定型、生產定型分期給定,但各階段所給定壽命指標應滿足使用方的要求。產品的壽命目標值、分階段壽命指標的給定均應通過技術經濟合同給予確定。部分產品(如部分艦船用的設備)由于其壽命要求特別高,僅在交付前進行耐久性試驗考核,無法給出其壽命值。

4、壽命試驗考核的是產品的壽命指標,而不是產品的保證期。產品保證期是承制方對其產品實行包修或包換的責任期限,不應與產品的壽命混為一談。

5、當前有相當多的產品,制定其壽命試驗條件的依據不足,壽命試驗量值過高或過低,均可能導致壽命試驗達不到預期目的。因此,應加強根據產品的壽命剖面,科學、合理地確定產品壽命試驗剖面方法的研究。

6、目前加速壽命試驗得到人們的高度重視,但要合理地選擇加速的應力、建立準確的物理化學模型,現仍處于研究階段。實際應用時應進行權衡分析,開展專項評審,慎重開展工作。

 

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來源:AnyTesting

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