機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)第6章2012

§6.1概述第6章可靠性實(shí)驗(yàn)§6.3加速壽命實(shí)驗(yàn)§6.2壽命實(shí)驗(yàn)的分布及估計(jì)§6.1概述確定產(chǎn)品的可靠性水平及測(cè)定其數(shù)值指標(biāo)。同時(shí)，通過(guò)試驗(yàn)也可對(duì)失效的樣品進(jìn)行分析找出其薄弱的環(huán)節(jié)，采取相應(yīng)對(duì)策，達(dá)到提高產(chǎn)品可靠性的目的?？煽啃缘慕y(tǒng)計(jì)指標(biāo)有可靠度R(t)、失效分布函數(shù)F(t)、分布密度函數(shù)f(t)

、失效率λ(t)等。這些統(tǒng)計(jì)指標(biāo)均是建立在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，而數(shù)據(jù)的獲得就要通過(guò)一定的試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行可靠性分析，從而確定機(jī)器或者零部件相應(yīng)的可靠性指標(biāo)。因此可靠性試驗(yàn)是評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性的一個(gè)重要手段，研究產(chǎn)品可靠性的基本環(huán)節(jié)之一。1、可靠性試驗(yàn)的目的2、可靠性試驗(yàn)特點(diǎn)

可靠性試驗(yàn)就是對(duì)所接受試驗(yàn)的零部件施加一定方式和水平的載荷，然后觀察零部件的性能是否穩(wěn)定或變形隨時(shí)間的變化，從而判明其是否失效。當(dāng)然，試驗(yàn)條件要盡量與實(shí)際一致，失效的定義及檢測(cè)方法也應(yīng)該事先規(guī)定?？煽啃栽囼?yàn)與產(chǎn)品的常規(guī)試驗(yàn)不同。常規(guī)試驗(yàn)的目的只是保證產(chǎn)品出廠驗(yàn)收時(shí)其參數(shù)及物理機(jī)械性能符合出廠指標(biāo)，而沒有測(cè)定產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的失效率，故不能對(duì)產(chǎn)品的可靠性提出任何保證?？煽啃栽囼?yàn)則對(duì)產(chǎn)品是否在以后規(guī)定的使用時(shí)間內(nèi)符合一定的可靠性指標(biāo)指供了保證。

同時(shí)，可靠性試驗(yàn)是產(chǎn)品可靠性預(yù)測(cè)和驗(yàn)證的基礎(chǔ)。另外，在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理上，常規(guī)試驗(yàn)僅是性能的通過(guò)試驗(yàn)所以數(shù)據(jù)的處理較簡(jiǎn)單。而可靠性試驗(yàn)由于它要對(duì)某一批產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行推斷，所以要采取嚴(yán)格的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法，以便得出較為可靠的結(jié)論。由于試驗(yàn)的目的和要求不同，因此，試驗(yàn)方法也不盡相同。3、

可靠性試驗(yàn)分類1）按照試驗(yàn)地點(diǎn)分：

試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)：可以仔細(xì)觀察機(jī)器、部件或者配合件工作能力的損耗過(guò)程，獲得試驗(yàn)對(duì)象可靠性的信息。試驗(yàn)規(guī)范和試驗(yàn)條件應(yīng)盡可能同使用情祝一致，但由于現(xiàn)代機(jī)器的零部件壽命十分長(zhǎng)，所以在很多情況下做試驗(yàn)的條件比正常使用條件苛刻。這種方法的缺點(diǎn)是試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，要一直地試驗(yàn)到發(fā)生故障，或試驗(yàn)到規(guī)定的無(wú)故障期為止。試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)和使用試驗(yàn)：適用于成批的典型樣檢用于獲得產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)。例如，批量投產(chǎn)前的汽車試樣，要在專門挑選的道路上，各種不同的條件下做試驗(yàn)，通過(guò)使用試驗(yàn)可以查出機(jī)械的薄弱環(huán)節(jié)，查明部件和機(jī)構(gòu)動(dòng)作是否正確，查明其在實(shí)際使用條件下的工作能力。但是，這些試驗(yàn)的時(shí)間往往達(dá)不到實(shí)際機(jī)器的正常工作時(shí)間。為此，要想獲得必要的可靠性信息就往往采用可靠性加速壽命試驗(yàn)。顯然加速壽命試驗(yàn)可以縮短試驗(yàn)周期，節(jié)省樣品與費(fèi)用，快速地對(duì)產(chǎn)品的可靠性作出評(píng)價(jià)。加速壽命試驗(yàn)：在既不改變產(chǎn)品的失效機(jī)理又不增加新的失效因子的前提下，提高試驗(yàn)應(yīng)力，加速產(chǎn)品的失效過(guò)程，促使產(chǎn)品在短期內(nèi)大量失效，再根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，預(yù)測(cè)正常應(yīng)力下的產(chǎn)品壽命。2）另外，可靠性試驗(yàn)還可按下述方法分類，根據(jù)產(chǎn)品的破壞與否分為破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)；根據(jù)抽樣方式不同分為抽樣試驗(yàn)和全數(shù)試驗(yàn)；根據(jù)負(fù)載和環(huán)境隨時(shí)間的關(guān)系分為恒定負(fù)荷試驗(yàn)和變動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)，以及無(wú)負(fù)荷試驗(yàn)等等。4、可靠性試驗(yàn)的對(duì)象試樣——對(duì)于影響產(chǎn)品壽命的材料性質(zhì)應(yīng)作試樣試驗(yàn)(試驗(yàn)?zāi)湍バ?、疲勞?qiáng)度、抗腐蝕性等)。

零件、結(jié)臺(tái)件和運(yùn)動(dòng)副——研究設(shè)計(jì)和工藝因素對(duì)結(jié)合副壽命的影響(試驗(yàn)軸承、齒輪、萬(wàn)向接等)。

部件——研究各機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)元件的相互作用，以及它們對(duì)工作能力指標(biāo)的影響(試驗(yàn)變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓裝置、控制系統(tǒng)等機(jī)器的各個(gè)動(dòng)作部件)。整機(jī)——研究機(jī)器中所有機(jī)構(gòu)和部件的相互作用、整機(jī)的使用條件和工作情況(對(duì)機(jī)床、汽車等進(jìn)行試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)和使用試驗(yàn))。成套機(jī)器——研究成套設(shè)備中各臺(tái)機(jī)器的相互影響(涉及工廠中自動(dòng)線或自動(dòng)化車間的可靠性，船舶機(jī)組的可靠性等)。5、可靠性試驗(yàn)中應(yīng)評(píng)價(jià)的產(chǎn)品的特征1）產(chǎn)品的衰老和破壞過(guò)程的特性確定其相應(yīng)的損傷程度，試驗(yàn)中應(yīng)研究磨損、腐蝕、變形、疲勞破壞等使產(chǎn)品工作能力耗損的主要原因。2）產(chǎn)品輸出參數(shù)的變化特性

精度、效率、承載能力等輸出參數(shù)超出容許范圍，會(huì)導(dǎo)致故障?！?.2

壽命實(shí)驗(yàn)1、壽命試驗(yàn)的目的評(píng)價(jià)、分析產(chǎn)品壽命特征的試驗(yàn)稱為壽命試驗(yàn)。

(1)弄清產(chǎn)品的壽命分布：通過(guò)壽命試驗(yàn)找出各零部件或產(chǎn)品的壽命分布，這對(duì)設(shè)計(jì)和應(yīng)用都有重要的意義。例如軸承的壽命符合威布爾分布，電子元件的壽命一般符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布；合金鋼的高溫持久壽命則符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布；由大量電子元件組成的系統(tǒng)則服從指數(shù)分布等等。

(2)求得產(chǎn)品的各項(xiàng)可靠性指標(biāo)：通過(guò)壽命試驗(yàn)，可以求得產(chǎn)品的失效率、失效密度、失效概率、可靠度、平均壽命、壽命方差等指標(biāo)，由此可以評(píng)價(jià)產(chǎn)品的質(zhì)量。(3)研究產(chǎn)品的失效機(jī)理：通過(guò)壽命試驗(yàn)可以找出產(chǎn)品失效的原因，并在此基礎(chǔ)上建立產(chǎn)品失效的物理或數(shù)學(xué)模型，弄清其失效的機(jī)理，并能用模型進(jìn)行理論預(yù)測(cè)工作。2、壽命試驗(yàn)的分類

①貯存壽命試驗(yàn)：

產(chǎn)品在規(guī)定的環(huán)境條件下進(jìn)行非工作狀態(tài)的存放試驗(yàn)稱為貯存試驗(yàn)。存放的環(huán)境條件可以是室溫、高溫或者潮濕等。它的目的是了解產(chǎn)品在特定的環(huán)境條件下貯存的可靠度。有些產(chǎn)品存制造成以后不一定交付使用，而需要交倉(cāng)庫(kù)內(nèi)貯存一段時(shí)間。為了掌握產(chǎn)品在貯存期內(nèi)參數(shù)變化的規(guī)律，觀測(cè)它能否保持原有的可靠性指標(biāo)，測(cè)定產(chǎn)品的實(shí)際有效的貯存期，需要進(jìn)行貯存試驗(yàn)。由于在貯存期間產(chǎn)品處于非工作狀態(tài)，失效率較低，通常要選取較多的樣品作較長(zhǎng)期的試驗(yàn)才能對(duì)產(chǎn)品的可靠性作出比較確切的預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)。按壽命實(shí)驗(yàn)性質(zhì)分②工作壽命試驗(yàn)：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下作加負(fù)荷的工作試驗(yàn)稱為工作壽命試驗(yàn)。工作壽命試驗(yàn)又分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種試驗(yàn)。

靜態(tài)試驗(yàn)就是加額定負(fù)荷的壽命試驗(yàn)，通過(guò)靜態(tài)試驗(yàn)可以了解產(chǎn)品在額定應(yīng)力下工作的可靠性。此項(xiàng)試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備較簡(jiǎn)，但難以確切反映產(chǎn)品在實(shí)際工作狀態(tài)下的可靠性。

動(dòng)態(tài)試驗(yàn)是模擬產(chǎn)品實(shí)際工作狀態(tài)的試驗(yàn)。由于這種試驗(yàn)與產(chǎn)品的實(shí)際工作狀態(tài)非常接近，所以它的準(zhǔn)確度比靜態(tài)試驗(yàn)好，但動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的設(shè)備比較復(fù)雜，費(fèi)用較高。③加速壽命試驗(yàn)：

由于產(chǎn)品的可靠性水平迅速提高，為了縮短試驗(yàn)周期，節(jié)省樣品與費(fèi)用，快速地對(duì)產(chǎn)品的可靠性作出評(píng)價(jià)就要作加速壽命試驗(yàn)。

加速壽命試驗(yàn)就是在既不改變產(chǎn)品的失效機(jī)理又不增加新的失效因子的前提下，提高試驗(yàn)應(yīng)力，加速產(chǎn)品的失效因子，加速產(chǎn)品的失效過(guò)程，促使產(chǎn)品在短期內(nèi)大量失效。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)正常應(yīng)力下的產(chǎn)品壽命。根據(jù)試驗(yàn)中應(yīng)力施加的方式，加速壽命試驗(yàn)可分為：恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)、步進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)、序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)等。按失效情況分：①完全壽命試驗(yàn)：試驗(yàn)進(jìn)行到投試樣品完全失效為止。②截尾試驗(yàn)：又稱為不完全壽命試驗(yàn)它可以分為兩種：定時(shí)截尾試驗(yàn)：是指試驗(yàn)達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間t就停止的試驗(yàn)。定數(shù)截尾試驗(yàn)：是指試驗(yàn)達(dá)到規(guī)定的失效數(shù)r＜n就停止的試驗(yàn)。采用載尾試驗(yàn)的原因很明顯，因?yàn)閷?duì)于壽命試驗(yàn)，如果要待全部試驗(yàn)樣品都失效，則常常需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，低應(yīng)力的壽命試驗(yàn)尤其是這樣。有些試驗(yàn)可能需要幾年或幾十年(對(duì)于高可靠性產(chǎn)品)，這顯然時(shí)間太長(zhǎng)。按照規(guī)定的方法停止試驗(yàn)，同樣也可以了解產(chǎn)品的可靠性水。但是，由于這種試驗(yàn)所得到的是一組不完全的壽命數(shù)據(jù)，因而不能用一般的估識(shí)方法來(lái)求得平均壽命、壽命標(biāo)準(zhǔn)離差等的估計(jì)量，而必須采用另外的統(tǒng)計(jì)分析方法來(lái)求得。截尾壽命試驗(yàn)又可分為：有替換試驗(yàn)和無(wú)替換試驗(yàn)兩種情況。有替換試驗(yàn)是在試驗(yàn)過(guò)程中，每發(fā)生一個(gè)樣品失效，就換上一個(gè)好的樣品繼續(xù)試驗(yàn)，這樣試驗(yàn)自始至終保持樣品數(shù)不變。如在試驗(yàn)過(guò)程中將失效的樣品取下后不再補(bǔ)充，而將殘存的樣品繼續(xù)試驗(yàn)到規(guī)定停止時(shí)才結(jié)束，這種試驗(yàn)稱為無(wú)替換試驗(yàn)。綜上所述，按照試驗(yàn)截尾方式和有無(wú)替換，可以把壽命試驗(yàn)分成下面四種類型：

1、無(wú)替換定數(shù)截尾試驗(yàn)，記作（n,無(wú)，r）

2、有替換定數(shù)截尾試驗(yàn)，記作（n,有，r）

3、無(wú)替換定時(shí)截尾試驗(yàn)，記作（n,無(wú)，t0）

4、有替換定時(shí)截尾試驗(yàn)，記作（n,有，t0）3、壽命試驗(yàn)的設(shè)計(jì)可靠性試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)被試驗(yàn)產(chǎn)品的性質(zhì)和試驗(yàn)?zāi)康膩?lái)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案。無(wú)論試驗(yàn)是否加速，有無(wú)替換，定數(shù)還是定時(shí)截尾，壽命試驗(yàn)設(shè)計(jì)一般均應(yīng)包括下列基本內(nèi)容：1）明確試驗(yàn)對(duì)象2）確定試驗(yàn)條件3）擬定失效標(biāo)準(zhǔn)4)選定測(cè)試用期5)確定投試樣品數(shù)6)決定試驗(yàn)截止時(shí)間1)明確試驗(yàn)對(duì)象壽命試驗(yàn)的樣品必須在經(jīng)過(guò)篩選試驗(yàn)和例行試驗(yàn)的合格品中抽取。樣品數(shù)量的確定既要考慮到保證統(tǒng)計(jì)分析的正確性，又要考慮到試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)性，要為試驗(yàn)設(shè)備條件所容許。

2）確定試驗(yàn)條件壽命試驗(yàn)采用哪種應(yīng)力條件視試驗(yàn)?zāi)康亩?。要了解產(chǎn)品的貯存壽命，須施加一定的環(huán)境應(yīng)力；要了解產(chǎn)品的工作壽命，須施加一定的環(huán)境應(yīng)力和負(fù)載應(yīng)力。試驗(yàn)條件要嚴(yán)格控制，以保證試驗(yàn)結(jié)果的有效性。

3）擬定失效標(biāo)準(zhǔn)失效標(biāo)準(zhǔn)是指判斷產(chǎn)品失效的技術(shù)指標(biāo)。一個(gè)產(chǎn)品往往有好幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，在壽命試驗(yàn)中通常規(guī)定某一項(xiàng)成幾項(xiàng)指標(biāo)超出了標(biāo)準(zhǔn)就判為失效。

4）選定測(cè)試周期在沒有自動(dòng)記錄失效設(shè)備的場(chǎng)合，測(cè)試周期的選擇是個(gè)重要的問題。因?yàn)橹芷谔軙?huì)增加工作量，太疏又會(huì)失掉一些有用的信息量，因此，必須合理地選擇測(cè)試周期。一股的原則是使每個(gè)測(cè)試周期內(nèi)測(cè)得的失效樣品數(shù)比較接近，并且要有足夠的測(cè)試次數(shù)。當(dāng)產(chǎn)品的壽命為指數(shù)分布,累積失效分布函數(shù)F(t)為：式中θ

為平均壽命。如果想達(dá)到F(ti)

的失效，則測(cè)試時(shí)間ti〔i＝1,2,3,…)可按下式估計(jì)，上式中的θ

是粗略估計(jì)的被測(cè)試產(chǎn)品的平均壽命，F(xiàn)(ti)一般按等間隔取值，如10％、20％…，或者5%、10%、15%...。對(duì)于累積失效概率較低就需停止的試驗(yàn)，F(xiàn)(ti)的間隔可以取得密些，以便正確地測(cè)到樣品的失效時(shí)間；對(duì)于累積失效概率較高才停止的試驗(yàn)，F(xiàn)(ti)的間隔可適當(dāng)稀一些。5）、確定投試樣品數(shù)

投試樣品數(shù)n和試驗(yàn)結(jié)果、試驗(yàn)時(shí)間有關(guān)，也和產(chǎn)品價(jià)值和統(tǒng)計(jì)誤差有關(guān)；一股地認(rèn)高級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量少，價(jià)格高投試量要少些。大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，價(jià)格便宜，就可以多投試一些。當(dāng)n＞20，可以用下式計(jì)算：

n=r/F(t)

當(dāng)n<=20時(shí)，則可用下式計(jì)算：

n＝r/F(t)-1式中，n一投試樣品救；

r一結(jié)束試驗(yàn)時(shí)失效個(gè)數(shù)，

F(t)一累計(jì)失效概率。例：已知某組樣品壽命服從指數(shù)分布，平均壽命約為2000小時(shí)，希望在1000小時(shí)左右的試驗(yàn)中能觀察到8個(gè)試樣〔r＝10)失效，試問應(yīng)設(shè)試多少樣品?

解：由指數(shù)分布失效概率計(jì)算公式，令t=1000，T=2000，得：估計(jì)n>20，計(jì)算n得：所以，取n=21.

6）、決定試驗(yàn)截止時(shí)間試驗(yàn)時(shí)間與樣品數(shù)量及希望達(dá)到的失效數(shù)有關(guān)。當(dāng)試驗(yàn)中累積失效概率F(t)≈r/n(%)達(dá)到某規(guī)定值就結(jié)束試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)時(shí)間大約需要

租略估計(jì)了產(chǎn)品在該試驗(yàn)條件下的平均壽命θ

后，就可以確定試驗(yàn)的截止時(shí)間。習(xí)題：某電子產(chǎn)品在300℃、250℃、200℃條件下做加速貯存壽命試驗(yàn)，試驗(yàn)準(zhǔn)備在累積失效概率F(t)達(dá)到60%左右時(shí)停止。三種應(yīng)力條件下的平均壽命θ的粗略估計(jì)值分別為80小時(shí)、300小時(shí)、3000小時(shí)，求在這三種應(yīng)力條件下的試驗(yàn)截止時(shí)間。4、指數(shù)分布?jí)勖囼?yàn)及參數(shù)估計(jì)指數(shù)分布一般是按失效時(shí)間來(lái)估計(jì)平均壽命T的。設(shè)投試樣本數(shù)為n，在試驗(yàn)結(jié)束前，共觀測(cè)到r次失效，失效時(shí)間分別為：t1，t2

，…tr。

1)[n，無(wú)，r]壽命試驗(yàn)

對(duì)無(wú)替換定數(shù)截尾壽命試驗(yàn)，當(dāng)n個(gè)樣本到規(guī)定的失效數(shù)r

時(shí)，就停止試驗(yàn)，得到順序統(tǒng)計(jì)量為：t1＜t2＜…＜tr

，剩下的n-r個(gè)樣本未失效。其總試驗(yàn)時(shí)間為：平均壽命估計(jì)值為：

2）[n，無(wú)，t0]壽命試驗(yàn)

對(duì)無(wú)替換定時(shí)截尾壽命試驗(yàn)，當(dāng)n個(gè)樣本到規(guī)定試驗(yàn)時(shí)間t0時(shí)停止試驗(yàn)，共中有r個(gè)失效(該r是隨機(jī)的)，得到順序統(tǒng)計(jì)量為：t1

≦t2

≦…≦tr

≦t0。其總試驗(yàn)時(shí)間為：平均壽命估計(jì)值為：

3)、[n，有，r]壽命試驗(yàn)對(duì)有替換定數(shù)截尾壽命試驗(yàn)，當(dāng)n

個(gè)樣本同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，若發(fā)生失效立即替換，一直試驗(yàn)到預(yù)先規(guī)定的失效個(gè)數(shù)r時(shí)停止，這時(shí)投入樣本總數(shù)為n+r個(gè)。這時(shí)，總試驗(yàn)時(shí)間為：

平均壽命估計(jì)值為：

4)[n，有，t0]壽命試驗(yàn)

對(duì)有替換定時(shí)截尾壽命試驗(yàn)，當(dāng)n

個(gè)樣本同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，若發(fā)生失效立即替換，一直試驗(yàn)到規(guī)定時(shí)間t0

時(shí)停止，在t0前有r個(gè)失效。這時(shí)總試驗(yàn)時(shí)間為：平均壽命估計(jì)值為：上述四式可用下面統(tǒng)一的公式來(lái)表示：平均壽命估計(jì)值出來(lái)后，即可估計(jì)出指數(shù)分布的失效率式中r----試驗(yàn)中樣本的失效數(shù)；

t∑-----總試驗(yàn)時(shí)間；可靠度R(t)

的估計(jì)值為例：已知某產(chǎn)品壽命分布為指數(shù)分布，作無(wú)替換定數(shù)截尾壽命試驗(yàn)。規(guī)定n=20，r＝5，測(cè)得5

個(gè)失效時(shí)間(h)：t1=26，t2=94，t3=119，t4＝145，t5＝182。求平均壽命T、失效率λ

，在t＝50h時(shí)的可靠度R(50)的估計(jì)值。解：計(jì)算總試驗(yàn)時(shí)間：平均壽命估計(jì)值為：失效率為：可靠度為§6.3加速壽命試驗(yàn)1、加速壽命試驗(yàn)的原理

在正常工停條件下進(jìn)行壽命試驗(yàn)包括截尾壽命試驗(yàn)，是基本的可靠性試驗(yàn)方法。但是這種方法對(duì)長(zhǎng)壽命產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，一般需要花費(fèi)很長(zhǎng)的試驗(yàn)時(shí)間和大的人力、物力才能對(duì)產(chǎn)品的可靠性作出評(píng)估。為了縮短試驗(yàn)周期，節(jié)省樣品與費(fèi)用，快速對(duì)產(chǎn)品的可靠性作出評(píng)價(jià)，宜采用加速壽命試驗(yàn)方法。加速壽命試驗(yàn)方法的基本原理是，在不改變產(chǎn)品的失效機(jī)理、不增加新的失效因子的前提下，提高試驗(yàn)應(yīng)力(諸如機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力、電應(yīng)力等)，加速產(chǎn)品的失效進(jìn)程，促使產(chǎn)品在短期內(nèi)失效，再根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用加速壽命曲線或加速壽命方程推算出正常應(yīng)力下的產(chǎn)品壽命。2、加速壽命試驗(yàn)的分類根據(jù)試驗(yàn)中應(yīng)力施加的方式，加速壽命試驗(yàn)可分為：

1）恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)取高于正常應(yīng)力的應(yīng)力為試驗(yàn)應(yīng)力，在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)力保持不變的壽命試驗(yàn)，稱為恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)。它是將試驗(yàn)樣品分成幾組，每組固定在一定的應(yīng)力水平下進(jìn)行壽命試驗(yàn)，要求選取各應(yīng)力水平都高于正常工作條件下的應(yīng)力水平。試驗(yàn)做到各組樣品均有一定數(shù)量的失效為止。2）步進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)它是先選定一組應(yīng)力水平，如S1、S2...它們都高于正常工作條件下的應(yīng)力水平S0。試驗(yàn)開始是將全部試驗(yàn)樣品在應(yīng)力水平S1下進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)到t1時(shí)刻把應(yīng)力水平提問到S2，未失效的產(chǎn)品在S2應(yīng)力水平下繼續(xù)試驗(yàn)，如此逐級(jí)提高應(yīng)力水平繼續(xù)試驗(yàn)，直到一定數(shù)量的樣品發(fā)生失效力止。這種試驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)是樣品少，試驗(yàn)周期飯，但外推的精確度較差．試驗(yàn)應(yīng)力隨時(shí)間分級(jí)階梯形增大的壽命試驗(yàn)，稱為步進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)。試驗(yàn)應(yīng)力隨時(shí)間按線性或其它規(guī)律連續(xù)增長(zhǎng)的壽命試驗(yàn)，稱為序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)。這種試驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)是樣品更，試驗(yàn)周期更短，但需要有專門的程序控制設(shè)備，所以目前實(shí)際應(yīng)用少，正在進(jìn)一步研究中。

3）序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)上述三種加速壽命試驗(yàn)方法，以恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)較為成熟，數(shù)據(jù)易處理，外推的精確度較高，雖然試驗(yàn)時(shí)間仍較長(zhǎng)，僅目前是最常用的加速壽命試驗(yàn)方法。3、恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)1）加速應(yīng)力S的選擇因?yàn)楫a(chǎn)品的失效是由其失效機(jī)理決定的，因此就要研究什么應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生什么樣的失效機(jī)理，什么樣的應(yīng)刀加大時(shí)能加快產(chǎn)品的失效。根據(jù)這些研究來(lái)選擇加速應(yīng)力。通常在加速壽命試驗(yàn)中所指的應(yīng)力是機(jī)械應(yīng)力(如壓力、振動(dòng)、沖擊等)、熱血力(溫度)、電汝力(如電壓、電流等)。在遇到多種失效機(jī)理的情況下，就應(yīng)當(dāng)選擇那種對(duì)產(chǎn)品失效機(jī)理起促進(jìn)作用最大的應(yīng)力作為加速應(yīng)力。在組織恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)就下列一些問題作出設(shè)計(jì)與安排。加速應(yīng)力水午S1，S2，…St的確定原則是：加速應(yīng)力的水平數(shù)t>=4，一般取t＝4~5；在不改變產(chǎn)品失效機(jī)理的條件下，最高應(yīng)力水平盡量選取高一些，以期達(dá)到最大的加速效果，但不得高于產(chǎn)品材料所能承受的應(yīng)力極限或產(chǎn)品失效機(jī)理將發(fā)生變化的應(yīng)力極限；在保證加速效果的前提下，最低應(yīng)力水平的選取則應(yīng)盡量接近實(shí)際應(yīng)力水平，以期提高外推的準(zhǔn)確件。在確定了S1和St后，當(dāng)中的應(yīng)力水平S2...St-1應(yīng)適當(dāng)分散，使得相鄰應(yīng)力水平的間隔比較合理，一般可取等間隔。2）加速應(yīng)力水平的確定整個(gè)恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)所需的試驗(yàn)樣品總數(shù)N

為：3）試驗(yàn)樣品的選取與分組式中t——加速應(yīng)力水平數(shù)，一股t＝4一5；

ni——應(yīng)力水平Si下的試驗(yàn)樣品數(shù)(第I組的試驗(yàn)樣品數(shù))。每組試驗(yàn)樣品數(shù)n可以相等，也可以不等。每一應(yīng)力水平下的試驗(yàn)樣品數(shù)，視產(chǎn)品情況及試驗(yàn)?zāi)芰Χ?，一般不?yīng)少于5個(gè)。在選取試驗(yàn)樣品時(shí)，必須要在同一批產(chǎn)品中隨機(jī)抽取，不得有人為因素?fù)诫s，否則這N個(gè)樣品不能反映整批產(chǎn)品的質(zhì)量。4）測(cè)試用期的確定在恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)過(guò)程中，為了記錄產(chǎn)品的失效時(shí)間，必須對(duì)受試產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試。如有自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，那就可以得到精確的失效時(shí)間，但這在技術(shù)上往往是有困難的，故通常采測(cè)試周期。所謂測(cè)試周期就是預(yù)先確定若干個(gè)測(cè)試時(shí)間：

0＜tl＜t2＜…＜tn

測(cè)試時(shí)間的確定與產(chǎn)品的壽命分布有關(guān)，其原則是使每個(gè)測(cè)試周期內(nèi)測(cè)到的失放樣品數(shù)比較接近，并且測(cè)試的次數(shù)要有足夠數(shù)量。

5）試驗(yàn)停止時(shí)間的確定為了縮短試驗(yàn)時(shí)間和節(jié)約試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，往往在組成恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)的每組壽命試驗(yàn)中，采用截尾壽命試驗(yàn)。設(shè)rl，r2，…rt

分別是t個(gè)截尾壽命試驗(yàn)的截尾數(shù)，一般要求截尾數(shù)在投試樣品數(shù)n中占50%以上，至少也要占30%以上。另外還要求每個(gè)壽命試驗(yàn)中失效樣品不得少于5個(gè)，否則會(huì)使統(tǒng)計(jì)分析失去精度．產(chǎn)品的壽命隨著應(yīng)力的加大而縮短，壽命與應(yīng)力之間存在著一定關(guān)系。這種反映應(yīng)力與壽命關(guān)系的曲線，在加速壽命試驗(yàn)中稱為加速壽命曲線，其數(shù)學(xué)方程稱為加速壽命方程，用以推算正常應(yīng)力條件下的壽命特征。

對(duì)機(jī)械產(chǎn)品，一般均以機(jī)械應(yīng)力作為加速應(yīng)力進(jìn)行恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)。加速壽命曲線即為S一N曲線與P—S一N曲線。加速壽命方程為4、加速壽命曲線與加速壽命方程通過(guò)施加強(qiáng)化應(yīng)力得到加速壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，利用上述曲線或方程可以外推出正常應(yīng)力條件下的產(chǎn)品壽命．對(duì)電子產(chǎn)品，則常以溫度或電壓為加速應(yīng)力。

當(dāng)以溫度為加速應(yīng)力作恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)時(shí)，經(jīng)常用阿倫尼斯(Arrhenius)方程作為壽命與溫度關(guān)系的模型．阿倫尼斯方程是表示化學(xué)反應(yīng)與溫度關(guān)系的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式：式中M——化學(xué)