可靠性環(huán)境加速壽命測(cè)試介紹

1、可靠性可靠性環(huán)境加速測(cè)試方法介紹環(huán)境加速測(cè)試方法介紹報(bào)告大綱報(bào)告大綱加速壽命與應(yīng)力之間的關(guān)係加速壽命與應(yīng)力之間的關(guān)係失效分佈函數(shù)與加速模型失效分佈函數(shù)與加速模型激活能的預(yù)估與計(jì)算激活能的預(yù)估與計(jì)算環(huán)境壽命試驗(yàn)介紹環(huán)境壽命試驗(yàn)介紹實(shí)例計(jì)算演示實(shí)例計(jì)算演示電子產(chǎn)品的可靠性電子產(chǎn)品的可靠性電子產(chǎn)品的可靠性電子產(chǎn)品的可靠性F F浴盆曲線浴盆曲線磨耗期磨耗期早夭期早夭期壽命期壽命期規(guī)定的故障率規(guī)定的故障率t t設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)可靠性工作重點(diǎn)：可靠可靠性工作重點(diǎn)：可靠性設(shè)計(jì)分析，試驗(yàn)評(píng)價(jià)性設(shè)計(jì)分析，試驗(yàn)評(píng)價(jià)定型定型研製生產(chǎn)階段的質(zhì)量研製生產(chǎn)階段的質(zhì)量(t0 (t0 (t0 的質(zhì)量的質(zhì)量) )質(zhì)量管理工作重點(diǎn)：質(zhì)量

2、管理工作重點(diǎn)：一致性和穩(wěn)定性一致性和穩(wěn)定性質(zhì)量管理的關(guān)注質(zhì)量管理的關(guān)注焦點(diǎn)是合格品率焦點(diǎn)是合格品率質(zhì)量與可靠性的關(guān)係質(zhì)量與可靠性的關(guān)係可靠性的關(guān)注焦點(diǎn)是合可靠性的關(guān)注焦點(diǎn)是合格水平保持時(shí)間格水平保持時(shí)間R(t)R(t)製造製造製造驗(yàn)製造驗(yàn)收規(guī)範(fàn)收規(guī)範(fàn)環(huán)境壽命試驗(yàn)介紹環(huán)境壽命試驗(yàn)介紹環(huán)境試驗(yàn)機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)綜合環(huán)境試驗(yàn)氣候環(huán)境試驗(yàn)所處環(huán)境應(yīng)力：所處環(huán)境應(yīng)力：衝擊，振動(dòng)碰衝擊，振動(dòng)碰撞，加速，高撞，加速，高噪音，疾風(fēng)噪音，疾風(fēng)所處環(huán)境應(yīng)力：所處環(huán)境應(yīng)力：機(jī)械環(huán)境和氣機(jī)械環(huán)境和氣候環(huán)境相結(jié)合候環(huán)境相結(jié)合的環(huán)境因素的環(huán)境因素所處環(huán)境應(yīng)力：所處環(huán)境應(yīng)力：溫濕度，氣體，溫濕度，氣體，鹽霧，風(fēng)雨，鹽霧，風(fēng)雨，壓

3、力，太陽(yáng)輻壓力，太陽(yáng)輻射射環(huán)境應(yīng)力與失效之關(guān)係環(huán)境應(yīng)力與失效之關(guān)係摘自摘自HughesHughes航空公司（美國(guó)）技術(shù)航空公司（美國(guó)）技術(shù)資料資料環(huán)境加速壽命介紹環(huán)境加速壽命介紹有效的加速試驗(yàn)有效的加速試驗(yàn)：1選用應(yīng)力與失效分佈諸參數(shù)之間需存在函數(shù)關(guān)係2加速應(yīng)力下產(chǎn)生之失效模式需與一般操作應(yīng)力下相同3失效次數(shù)需符合已知之統(tǒng)計(jì)分佈4失效現(xiàn)象需能以“失效物理方法”解釋5加速應(yīng)力下之測(cè)試品需展現(xiàn)與正常或額定應(yīng)力測(cè)試下相同之失效分佈環(huán)境加速說(shuō)明：環(huán)境加速說(shuō)明：比基準(zhǔn)條件嚴(yán)酷的條件下，使產(chǎn)品的故障機(jī)理大於通常速度，利用同一模式存在與兩者之間的規(guī)律性，使其在短時(shí)間內(nèi)再現(xiàn)。即加速試驗(yàn)的成立是以這些故障機(jī)理和

4、故障模式相同為前提，其中必定在為加速和已加速試驗(yàn)之間存在規(guī)律性的結(jié)果。失效分佈函數(shù)與加速模型失效分佈函數(shù)與加速模型按失效分佈類型大致可分為正態(tài)分佈，對(duì)數(shù)正態(tài)分佈，指數(shù)分佈，威布爾分佈等。指數(shù)分佈：指數(shù)分佈是可靠性實(shí)踐中最常見(jiàn)的分佈，它的故障密度函數(shù)MTBF，半導(dǎo)體器件的抽驗(yàn)方案都是採(cǎi)用指數(shù)分佈，但是由於指數(shù)分佈具有缺乏記憶的特性，因此限制了它在機(jī)械可靠性研究中的應(yīng)用。&所以，指數(shù)分佈不能作為機(jī)械零件功能參數(shù)的分佈形式。其中 0 是分佈的一個(gè)參數(shù)，常被稱為率參數(shù)Rate parameter 。指數(shù)分佈的區(qū)間是0，指數(shù)分佈的故障率函數(shù)為：f (x) et)(xx x(x)(x)0 0失效分

5、佈函數(shù)與加速模型失效分佈函數(shù)與加速模型正態(tài)分佈：在可靠性工程中，正態(tài)分佈也是很有用處的。它的用途是分析由於磨損（如機(jī)械裝置）而發(fā)生故障的產(chǎn)品。磨損故障往往最接近正態(tài)分佈，所以正態(tài)分佈可以有效的預(yù)計(jì)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的可靠性。正態(tài)分佈的故障率分佈函數(shù)22221)(xexf它的故障密度函數(shù)xtxdteex222/222/)(x x(x)(x)0 0失效分佈函數(shù)與加速模型失效分佈函數(shù)與加速模型威布爾分佈：威布爾分佈是由最弱環(huán)節(jié)模型導(dǎo)出的，威布爾分佈在可靠性工程中很有用，因?yàn)樗峭ㄓ梅謥眩ㄟ^(guò)調(diào)整分佈參數(shù)可以構(gòu)成各種不同的分佈，可以為不同類型的產(chǎn)品的壽命特性建立模型。威布爾故障密度分佈函數(shù)威布爾故障密度分佈函數(shù)

6、01*0)(tmtmettmxfx x(x)(x)0 0M M1 1M M3 3威布爾分佈是可靠性萬(wàn)能分佈威布爾分佈是可靠性萬(wàn)能分佈失效分佈函數(shù)與加速模型失效分佈函數(shù)與加速模型nnsRHRHTsTeREaRTsEaRTeEaLLAF011exp)exp()exp(21Arrhenius 加速模型常用於描述溫度加速應(yīng)力與產(chǎn)品壽命特徵之間的關(guān)係。在加速壽命試驗(yàn)中用溫度作為加速應(yīng)力是很常見(jiàn)的，因?yàn)楦邷啬苁巩a(chǎn)品（如電子元器件，絕緣材料等）內(nèi)部加快化學(xué)反應(yīng)，促使產(chǎn)品提前失效。壽命特徵的對(duì)數(shù)是溫度倒數(shù)的線性函數(shù)。常用的加速模型有：Arrhenius 加速模型，Eyring加速模型，逆冪律加速模型，多項(xiàng)式加

7、速模型。 A exp Ea / RT加速因子計(jì)算公式。失效分佈函數(shù)與加速模型失效分佈函數(shù)與加速模型0011expTTREaVVAFss逆冪律加速模型常用於描述機(jī)械應(yīng)力或電應(yīng)力作為加速應(yīng)力時(shí)產(chǎn)品壽命特徵與應(yīng)力水平之間的關(guān)係，即1AS加速因子計(jì)算公式。如果以溫度和電應(yīng)力同時(shí)做為加速應(yīng)力，對(duì)於微型電路可採(cǎi)用Eyring加速模型，即kTDCUkTEaTGtexp激活能的預(yù)估與計(jì)算激活能的預(yù)估與計(jì)算按照加速測(cè)試中加載的不同的應(yīng)力類型，加速試驗(yàn)又可分為恆定應(yīng)力加速試驗(yàn)，步進(jìn)應(yīng)力加速試驗(yàn)，序進(jìn)應(yīng)力加速試驗(yàn)恆定加速試驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程，數(shù)據(jù)分析等相對(duì)簡(jiǎn)單，壽命評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確；步進(jìn)應(yīng)力加速試驗(yàn)可以使樣品失效更快，所需樣

8、本量更少，壽命評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確性不如恆加試驗(yàn)；序加應(yīng)力加速試驗(yàn)對(duì)設(shè)備要求很高，且數(shù)據(jù)分析十分複雜，在實(shí)際工程中應(yīng)用很少。激活能的預(yù)估與計(jì)算激活能的預(yù)估與計(jì)算激活能與加速係數(shù)關(guān)係圖溫度與壽命關(guān)係圖Ea激活能，特定失效機(jī)理的典型值或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)而得。表示由外界施加的由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲ｋU(xiǎn)狀態(tài)能量值。具體講比如常溫下氧元素與氫元素不發(fā)生任何反應(yīng)，這時(shí)如果外部加熱會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種可以促使發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的能量稱為活化能?；罨艿闹蹈鶕?jù)反應(yīng)現(xiàn)象不同而不同。單位為eV，相當(dāng)與1.602210-19J。實(shí)例計(jì)算演示一實(shí)例計(jì)算演示一某服務(wù)器，要求在25C 75% 濕度的環(huán)境，在90%的置信度下MTBF為2000

9、0h，因單價(jià)較貴，只能提供10臺(tái)左右產(chǎn)品做試驗(yàn)，問(wèn)如何安排測(cè)試計(jì)畫判定該產(chǎn)品是否達(dá)到規(guī)定要求？解：1. 10臺(tái)產(chǎn)品都投入試驗(yàn)，200000h的MTBF需要每臺(tái)測(cè)試7780h左右，時(shí)間太長(zhǎng)，需加速測(cè)試AFL1L 2exp(EaRTe)exp(EaRTs) expEaR1Te1TsRHsnRH0n由2. 因產(chǎn)品成本高，無(wú)法測(cè)試激活能。根據(jù)產(chǎn)品的特性，查貝爾實(shí)驗(yàn)室資料，取Ea 為 0.6eV3. 服務(wù)器產(chǎn)品，未提供HALT 數(shù)據(jù)的情況下把加速應(yīng)力設(shè)在 75C，85%R.H4. 加速係數(shù)exp0.6*(1/298)-(1/348)*8.617*10-5+0.852-0.752=33.915. 若允許一

10、次失效，在90% 的置信度下，需要測(cè)試的時(shí)間為： T = A.MTBF6. A = 0.5*CHIINV(0.1,4) =3.897. 室溫下測(cè)試時(shí)間為：3.89*20000=77800，高溫下測(cè)試時(shí)間為： 77800/AF2294.31h最後測(cè)試方案定為：將10臺(tái)設(shè)備在75C，85%的適度下進(jìn)行229.43h 的測(cè)試，如果失效次數(shù)小於或等於一次，即認(rèn)為MTBF達(dá)到了要求。實(shí)例計(jì)算演示二實(shí)例計(jì)算演示二某MTBF合格整機(jī)電源產(chǎn)品，其在50C，60C，70C和80C進(jìn)行了4個(gè)溫度點(diǎn)的加速壽命試驗(yàn)，如下表。求產(chǎn)品激活能？25C的MTBF？在65C，95%RH 的濕度下要測(cè)試多長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到MTBF要求？由上表數(shù)據(jù)可推出以下數(shù)據(jù)1.用ln MTBF 和1/T兩列對(duì)應(yīng)lnt=a+b1/T作圖，將對(duì)應(yīng)的曲線用直線擬合，可算得其直線斜率為 9530.5由Ea/R = 斜率,可得 Ea = 0.8196eV.2.產(chǎn)品在常溫25C時(shí) MTBF為：Y = 9530.5(1/T)-22.546 = 9.44MTBF = e9.44 = 12581.72h = 1.44 年AFL1L 2exp(EaRTe)exp