某灵巧弹药红外敏感器部件贮存加速寿命试验应力的研究

Vol. 43 No. 4April 2021第43卷第4期2021年4月系统工程与电子技术Systems Engineering and Electronics文章编号 :1001-506X(2021)04-1153-08网址:www. sys-ele. com基于有限元分析的弹载二次电源高加速寿命试验仿真模拟张 鑫1>2>**，韩建立】，李永强】，王 瑶1收稿日期：2020 -06 - 02；修回日期：2020 - 07 - 20；网络优先出版日期2020 - 09 - 11。

网络优先出版地址:https ： // kns. cnki. net/kcms/detail/11. 2422. TN. 20200911. 1505. 03& html基金项目：国家自然科学基金(51605487)资助课题* 通讯作者.E-mail614041515@引用格式：张鑫,韩建立,李永强,等.基于有限元分析的弹载二次电源高加速寿命试验仿真模拟：J1系统工程与电子技术,2021,43():1153-1160.Reference format ： ZHANG X , HAN J L , LI Y Q , et al. High accelerated life test simulation of secondary power supply on missile based onfinte element analysis ］〕］. Systems Engineering and Electronics , 2021, 43(4):1153-1160.(1.海军航空大学，山东烟台264001；2.中国人民解放军91614部队，辽宁大连116044)摘 要：针对高加速寿命试验(high accelerated life test , HALT )开展难度大、设备要求高的特点，为获取某型导弹弹载电子设备温度工作极限，基于有限元理论在开展温度场分布和等效应力分析的良好效果，选取某型导弹导引头二次电源为研究对象，开展HALT 仿真试验。

装备环境工程第19卷第12期·54·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2022年12月火工品温湿度双应力加速寿命试验方法研究李芳，麻宏亮，都振华，袁晓霞，张蕊，李军（陕西应用物理化学研究所 应用物理化学重点实验室，西安 710061）摘要：目的获取火工品温湿度加速系数，建立温湿度双因素加速寿命试验方法。

方法通过设计3种火工品不同温湿度加速条件下的加速寿命试验，定期取样进行性能测试，利用获取的性能数据和选定的温湿度加速模型，计算3种火工品的温湿度加速系数和湿度项反应速率常数，确定温湿度加速模型公式。

结果获取了3种火工品的温湿度加速系数和湿度项模型参数，初步建立了火工品温湿度双因素加速寿命试验方法，并对下一步研究方向进行了展望。

结论建立的火工品温湿度双因素加速寿命试验方法可由高温高湿加速试验时间外推常温常湿贮存时间，适用于自身密封性差或密封失效，且贮存环境湿度大的火工品的寿命预测。

关键词：火工品；温湿度双因素；加速寿命试验；温湿度加速模型；加速系数；寿命预测中图分类号：TJ450 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2022)12-0054-06DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2022.12.009Temperature and Humidity Dual Stress Accelerated Life Test Method of Pyrotechnics LI Fang, MA Hong-liang, DU Zhen-hua, YUAN Xiao-xia, ZHANG Rui, LI Jun(Science and Technology on Applied Physical Chemistry Laboratory, Shaanxi Applied Physics-ChemistryResearch Institute, Xi'an 710061, China)ABSTRACT: The work aims to establish a temperature and humidity two-factor accelerated life test method to obtain the tem-perature and humidity acceleration coefficient of pyrotechnics. By designing the accelerated life test of three kinds of pyrotech-nics under different temperature and humidity acceleration conditions, regular sampling for performance test, the temperature and humidity acceleration coefficient and humidity term reaction rate constant of the three fire products are calculated based on the obtained performance data and selected temperature and humidity acceleration model, and the formula of the temperature and humidity acceleration model was determined. The temperature and humidity acceleration coefficient and humidity term model parameters of three kinds of pyrotechnics were obtained, and the temperature and humidity two-factor accelerated life test method of pyrotechnics was preliminarily established, and the next research direction was prospected. The established two- fac-tor accelerated life test method of temperature and humidity of pyrotechnics can be extrapolated from the high-temperature and high-humidity accelerated test time to the storage time of normal temperature and humidity, which is suitable for the life predic-tion of pyrotechnics with poor sealing or sealing failure and high storage environment humidity.KEY WORDS: pyrotechnics; temperature and humidity double factor; accelerated life test; temperature and humidity accelera-tion model; acceleration factor; life prediction收稿日期：2022‒11‒24；修订日期：2022‒12‒02Received：2022-11-24；Revised：2022-12-02作者简介：李芳（1974—），女，硕士，研究员，主要研究方向为火工品安全性可靠性技术。

加速寿命试验理论依据加速试验电子元器件的失效原因与器件本身所选用的材料、材料之间、器件表面或体内、金属化系统以及封装结构中存在的各种化学、物理的反应有关。

器件从出厂经过贮存、运输、使用到失效的寿命周期，无时无刻不在进行着缓慢的化学物理变化。

在各种外界环境下，器件还会承受了各种热、电、机械应力，会使原来的化学物理反应加速，而其中温度应力对失效最为敏感。

实践证明，当温度升高以后，器件劣化的物理化学反应加快，失效过程加速，而Arrhenius模型就总结了由温度应力决定的化学反应速度依赖关系的规律性，为加速寿命试验提供了理论依据。

1. 以温度应力为加速变量的加速方程由Arrhenius总结的经验公式如下（8.5）式中，dM/dt是化学反应速率，A是常数，E a是引起失效或退化过程的激活能，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度。

当器件在t0时刻处于正常状态数为M0，到t1时刻，器件处于失效状态数为M1。

如果温度与时间无关，则积分式（8.1）得（8.6）令DM=M1-M0，t=t1-t0，得到（8.7）取对数（8.8）可写成（8.9）其中（8.10）上式就是根据Arrhenius模型得到的以温度应力为加速度变量的加速方程。

用此方程来解释器件的高温贮存寿命试验是非常成功的。

式中，t表示器件产品达到某一F(t)的时间，它的对数与绝对温度的倒数成线性关系。

若用t～1/T单边对数坐标纸绘图，则可得到一条直线，然后用图估计法或数值法推算出器件在不同温度下的寿命值。

由式（8.1）可计算得到方程的斜率b、截距α和激活能Ea ，当T1>T2时（8.11）激活能E a与方程的斜率b与器件的失效模式与失效机理有关。

根据多年来的实践积累，有关半导体器件与微电路不同失效模式与机理的激活能数据列于表8.8。

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图8.3 不同激活能时温度与寿命的关系以激活能E a作为参数，可以绘出不同E a时温度与寿命的关系，如图8.3所示。