6-可靠性设计-可靠性强化试验
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可靠性设计的原则与措施总结对于一个复杂的产品来说,为了提高整体系统的性能,都是采用提高组成产品的每个零部件的制造精度来达到;这样就使得产品的造价昂贵,有时甚至难以实现(例如对于由几万甚至几十万个零部件组成的很复杂的产品)。
事实上可靠性设计所要解决的问题就是如何从设计中入手来解决产品的可靠性,以改善对各个零部件可靠度(表示可靠性的概率)的要求。
可靠性设计的原则(1)选择设计方案时尽量不采用还不成熟的新系统和零件,尽量采用已有经验并已标准化的零部件和成熟的技术。
(2)结构简化,零件数削减。
如日本横河记录仪表10年中无件数削减30%,大大提高了可靠性。
(3)考虑功能零件的可接近性,采用模块结构等以利于可维修性。
(4)设置故障监测和诊断装置。
(5)保证零件部设计裕度(安全系数/降额)。
(6)必要时采用功能并联、冗余技术。
如日本的液压挖掘机等,采用双泵、双发动机的冗余设计。
(7)考虑零件的互换性。
(8)失效安全设计(Failure Safe),系统某一部分即使发生故障,但使其限制在一定范围内,不致影响整个系统的功能。
(9)安全寿命设计(Safe Life),保证使用中不发生破坏而充分安全的设计。
例如对一些重要的安全性零件如汽车刹车,转向机构等要保证在极限条件下不能发生变形、破坏。
(10)防误操作设计(Fool proof)(11)加强连接部分的设计分析,例如选定合理的连接、止推方式。
考虑防振,防冲击,对连接条件的确认。
(12)可靠性确认试验,在没有现成数据和可用的经验时,这是唯一的手段。
尤其机械零部件的可靠性预测精度还很低。
主要通过试验确认。
军用武器装备常见检测项目及标准军工 (1)电磁兼容试验 (1)测试标准 (1)军工飞机供电特性试验 (2)军用设备与分系统电磁兼容试验 (2)系统级电磁兼容试验 (3)环境与可靠性试验 (4)环境试验 (4)可靠性试验与分析 (4)力学环境类试验技术 (5)气候环境类试验技术 (5)综合环境试验 (5)整车试验 (6)军工我们的国防军工计量检测技术拥有五十年军工服务经验,传承军工技术,全国建有广州、长沙、武汉、无锡、天津、西安、北京,沈阳、成都、深圳10大军用实验室检测基地,辐射全国主要军工产业聚集地,同时配置国内外先进精密仪器9000多台/套,拥有各类技术人才1400多人,军工资质和测试项目齐全、试验设备先进、技术团队稳健,形成较强的军民融合型计量检测技术服务能力,能为各兵种装备部门、国防军工企业及科研院所从产品技术研发、设计、定型、样品生产到量产质控,提供计量校准、可靠性与环境试验、电磁兼容与安全测试、信息安全检测、技术培训与咨询等一站式的技术解决方案。
电磁兼容试验建有军标检测军用系统级10米法电磁兼容暗室1间、3米半电波暗室和军用专用电波暗室各1间,屏蔽室8间,具备了除RS105外所有军标设备与分系统检测项目以及航空机载Do-160E/F/G除雷击外的所有电磁兼容和电源测试项目,可开展GJB151A/GJB152A的18项试验、GJB151B的20项试验,军标系统级GJB1389A的10项试验、GJB19286的5项试验,同时满足GJB181A飞机供电特性、GJB322A军用计算机通用规范、GJB3947A军用电子测试设备通用规范等电磁兼容试验要求。
可开展军用产品、汽车整车及零部件、航空电子产品、通信产品设备级电磁兼容检测及系统电磁兼容检测。
测试标准GJB 151A GJB 152AGJB 151B GJB 181AGJB 322A GJB 3947AGJB 1389A MIL-STD -461D/E/FMIL-STD-704E/F军工飞机供电特性试验●恒频交流供电系统●变频交流供电系统●28 V 直流供电系统●270 V直流供电系统●供电系统●电压尖峰●电源变换●对电气系统的影响●用电设备的供电●准备功率●功率容差●瞬变电压军用设备与分系统电磁兼容试验CE101 25Hz-10kHz电源线传导发射CE102 10kHz-10MHz电源线传导发射CE106 10kHz-40GHz天线端子传导发射CE107 电源线尖峰信号(时域)传导发射CS101 25Hz-150kHz电源线传导敏感度CS102 25Hz~50kHz地线传导敏感度CS103 15kHz-10GHz天线端子互调传导敏感度CS104 25Hz-20GHz天线端子无用信号抑制传导敏感度CS105 25Hz-20GHz天线端子交调传导敏感度CS106 电源线尖峰信号传导敏感度CS109 50Hz-100kHz壳体电流传导敏感度CS116 10kHz-100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度RE102 10kHz-18GHz电场辐射发射测试RE103 10kHz-40GHz天线谐吧波和乱真输出辐射发射CS105 25Hz-20GHz天线端子交调传导敏感度CS106 电源线尖峰信号传导敏感度CS109 50Hz-100kHz壳体电流传导敏感度CS112 静电放电敏感度CS114 10kHz-400MHz电缆束注入传导敏感度CS115 电缆束注入脉冲激励传导敏感度CS116 10kHz-100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度RE101 25Hz-100kHz磁场辐射发射CS112 静电放电敏感度CS114 10kHz-400MHz电缆束注入传导敏感度CS115 电缆束注入脉冲激励传导敏感度RE101 25Hz-100kHz磁场辐射发射RS101 25Hz-100kHz磁场辐射敏感度RS103 10kHz-40GHz电场辐射敏感度系统级电磁兼容试验●安全裕度测量●电磁辐射危害●发射控制●系统内电磁兼容性●电源系统特性测试●舱体屏蔽效能测试●电搭接●谱兼容性管理●外部射频电磁环境●外部接地●天线间耦合度测试●分系统和设备电磁干扰●静电电荷控制环境与可靠性试验我们拥有多种高端环境可靠性试验设备、主要包括20吨10立方、25立方双10吨、10吨10立方、10吨6立方、5吨3立方等三综合试验箱30多台套,35吨推力、20吨推力、5吨推力等电磁振动台30多台,另有冲击试验台、碰撞试验台、倾斜摇摆台、0.125~1立方高低温交变湿热试验箱、8~270立方的步入式环境试验箱、温度冲击试验箱、1~8立方快速温变试验箱、高加速HALT/HASS试验箱、高原柴油机耐候试验箱等,均满足GJB相关国标和国军标要求,可开展军用设备可靠性试验分析,综合环境试验、力学环境类试验、气候环境类试验、整车环境试验、柴油机高原综合环境试验等环境与可靠性试验。
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。
可靠性试验及其发展综述摘要:本论文介绍了可靠性的考评概况和技术发展,论述了可靠性的模拟试验,可靠性的强化试验,系统可靠性的加速试验,加速退化试验和可靠性的综合评价的概念,方法,基本过程及主要应用。
关键词:可靠性试验;评价技术发展前言:可靠性测试和评价是一项旨在理解、分析、提高和评估产品可靠性的工作的通用名称。
一方面,可靠性测试的目的是发现产品设计、技术的缺陷,并确保其改进;另一方面,为了获得评估产品可靠性所需的数据。
可靠性评估的目标是对不同方法获得的可靠性数据进行全面分析,并按照规定的要求提供产品可以实际实现的可靠性数量指标,并再次满足其要求比较决策的意义。
工程试验的目的是发现设计、技术、设备、原材料等缺陷,统计测试的目的是根据规定的要求检验产品的可靠性或寿命。
可靠性核查工作是测试可靠性和评估工作的重要组成部分,它对产品的可靠性是否符合产品鉴定阶段的要求提出了结论性意见。
此外,测试保单上的可靠性测试可以分为实验室和实地测试。
随着社会和技术的发展,对大型系统、高可靠性和长期产品的可靠性测试的需求越来越大,因此可靠性测试的技术也在相应发展。
对传统环境的需求进行相对较长的分析,以开发有效的环境选择,大大提高了选择效率;研究将试验方法提高到可靠性,并对可靠性产品的开发产生重大影响;为了回答传统增长可靠性试验的持续时间问题,制定了加速可靠增长的方法;由于试验设备研制成功的综合环境,如同步激励的深刻认识,以及工作可靠性影响软件可靠性测试系统软件,软件使用强度可靠性试验制定可靠性试验技术和大型系统软件可靠性综合;在测试和充分利用开发过程的可靠性数据之前分析产品的可靠性,并对实验仿真的可靠性进行全面评价;为了缩短寿命试验时间,使用性能变化数据来评估产品的寿命,传统的寿命试验发展了加速退化的试验。
这些新技术的综合应用将更好地解决对大型系统、高安全性和长期产品的实验评估的问题。
例如,为了高可靠性产品的目的,应使用综合可靠性试验评估,加快增长可靠性试验和可靠性试验;为了应用对多项式可靠性的综合评估,对软件的综合测试和对大型系统的可靠性;对于寿命较高的产品,使用综合评估加速生命试验,加速退化和可靠性试验。
某型军用电子产品的可靠性强化试验一、引言- 研究背景及意义- 目的和任务- 研究范围和方法二、相关理论和技术- 军用电子产品的可靠性标准和测试方法- 可靠性强化技术的概念和原理- 可靠性强化试验方法的选择和设计三、试验方案设计与实施- 试验对比组的选择和设置- 试验方案的设计和实施- 数据采集和分析处理四、试验结果分析- 试验数据分析方法- 实验结果分析和对比- 分析可靠性强化试验的有效性五、结论和展望- 可靠性强化试验的结论及其启示- 未来可靠性试验的研究方向六、参考文献第一章节:引言研究背景及意义随着科学技术的不断发展和军事科技的进步,军用电子产品已经在军事装备中扮演着越来越重要的角色。
这些军用电子产品的可靠性和稳定性直接影响到部队的执行力和作战效果,因此如何提高军用电子产品的可靠性和稳定性也成为目前军事领域研究的急需之处。
可靠性强化试验作为一种有效提高军用电子产品可靠性的方法,吸引了广泛的关注。
目的和任务本文旨在通过对某型军用电子产品进行可靠性强化试验,并从试验数据中分析可靠性强化的效果。
本文的具体任务包括:1. 建立某型军用电子产品的可靠性测试方案,并选择试验对比组。
2. 设计和实施可靠性强化试验,采集实验数据和分析处理。
3. 分析实验结果和对比组,并对比分析其对可靠性的影响。
4. 总结试验结论并展望进一步的研究方向。
研究范围和方法本文研究的对象是某型军用电子产品。
研究方法主要包括试验设计、数据采集和分析等方面的内容。
试验设计选用了可靠性强化试验方法,数据采集和分析主要通过实验数据的采集、统计和分析处理,以及对对比组数据的对比分析来展开。
总体来说,本文的研究是针对军用电子产品可靠性强化这一问题进行的,旨在通过实验研究探讨其有效性和实用性。
在后续的章节中,本文将从相关理论和技术、试验方案设计与实施、试验结果分析等方面展开,以期为深入理解可靠性强化试验提供一定的参考。
第二章节:相关理论和技术军用电子产品的可靠性标准和测试方法军用电子产品的可靠性评估是评估其在特定环境下技术性能完好,能够按照要求稳定运行的系列试验。
IPD提升产品可靠性的最佳途径产品可靠性作为一个衡量产品品质的重要指标,对于企业的竞争力和消费者的信赖度都具有至关重要的意义。
因此,如何有效提升产品的可靠性成为了各行各业的共同关注点。
在这一方面,集成产品开发(IPD)被认为是最佳的途径之一。
本文将探讨IPD在提升产品可靠性方面的优势,并介绍如何通过IPD来达到这一目标。
1. IPD的定义和原理IPD即集成产品开发(Integrated Product Development),它强调不同部门和团队之间的紧密合作和协同工作,以实现产品生命周期的全面集成。
其原理是将设计、制造、供应链管理、营销等环节紧密结合起来,通过整合不同阶段的工作和资源,实现更高效、更协同、更灵活的产品开发过程。
2. IPD对产品可靠性的影响通过IPD,产品开发团队在设计和制造阶段就能够充分考虑到产品的可靠性要求,而不是在后期才进行修补和调整。
这种综合考虑的方法能够避免产品在设计和制造过程中产生的潜在问题,从而大大提高了产品的可靠性。
3. IPD的具体应用3.1 设计阶段的应用在设计阶段,IPD能够通过以下几个方面提升产品的可靠性:- 强调全面的需求分析:IPD能够确保在产品设计之前充分了解用户需求和市场需求,从而减少后期的改动和调整。
- 优化设计过程:IPD强调不同部门和团队的紧密合作,使得设计过程更加顺畅,减少了信息传递和沟通方面的问题,从而提高了设计的质量和可靠性。
- 强化可靠性工程:IPD将可靠性工程融入到产品设计流程中,通过可靠性测试、故障模拟等手段,发现和解决可能存在的问题,进一步提高产品的可靠性。
3.2 制造阶段的应用在制造阶段,IPD能够通过以下几个方面提升产品的可靠性:- 精细管理供应链:IPD要求供应链的紧密协作和配合,确保原材料的质量和供应的及时性,从而避免因供应链问题导致的产品质量不稳定性。
- 实施精益生产:IPD强调精益生产的理念和方法,通过减少浪费和流程优化,提高制造环节的效率和质量,进一步提升产品的可靠性。
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—Highly
Accelerated 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。
–RET技术的理论依据是“失效物理学”(Physics of
Failure),把故障或失效作为主要的研究对象,通过发现、研究和根治故障达到提高可靠性的目的。
–对于高度复杂的电子或机电产品,要发现潜在故障并非易事,必须采用强化应力的方法强迫其暴露。
–实践证明,RET方法效果显著。
–等等,要记住,RET并非发现所有潜在故障的方法。
•RET可以利用的加速因素:
–更频繁的加电循环
–更高的温度
–更严酷的温度循环
–更高的振动等级
–更高的湿度
•一些技术适用元件级,一些适用设备级。
•RET的其他用途
–识别设计中的可靠性问题
–比较不同设计的可靠性
–验收试验
–环境应力筛选
–验证已有问题得到解决
•RET的原理
供方为自己保留很高交付成功率
的产品参数范围
•HALT之单应力步进试验–试样在一个初始的应力水平(初始应力和第二步应力通
常略低于或等于技术规范极
限),承受预定的时间长
度,可以短到几分钟,一般
不超过24小时。
–在较高的应力水平依次承受后续的时间长度。
–这是一种快速诱发失效的方
法。
–直到出现以下3种情况之一:
1.所有样品失效;
2.应力已远远超过为了验证耐
用产品设计所要求的水平;
3.更高的应力等级引入新的失
效机理,出现了实际使用不
可能出现的失效。
•HALT之综合应力试验
–美国Qualmark公司HALT Guidelines中的试验剖面。
•在终止本阶段试验前,如果没有遇到破坏性失效则至少进行5
次综合环境循环。
•综合环境实验的温度剖面是在温度工作极限之间的循环,每一
温度极限上的最小保持时间为10min。
•5次循环的初始振动量级,由振动步进应力试验施加的最大振
动量级除以5得出。
例如,若样品在振动步进应力为35gRMS
时发生了破坏,则第一试验循环从7gRMS量级开始,在每次
温度循环完成后增加7gRMS,以此类推。
•如果振动步进应力试验没有达到破坏极限,则将得到的最大振
动量级除以5,可依上法得到初始量级和步进增量。
•HALT之综合应力试验
–美国Qualmark公司HALT Guidelines中的试验剖面。
•在终止本阶段试验前,如果没有遇到破坏性失效则至少进行5
次综合环境循环。
•综合环境实验的温度剖面是在温度工作极限之间的循环,每一
温度极限上的最小保持时间为10min。
•5次循环的初始振动量级,由振动步进应力试验施加的最大振
动量级除以5得出。
例如,若样品在振动步进应力为35gRMS
时发生了破坏,则第一试验循环从7gRMS量级开始,在每次
温度循环完成后增加7gRMS,以此类推。
•如果振动步进应力试验没有达到破坏极限,则将得到的最大振
动量级除以5,可依上法得到初始量级和步进增量。