1、1第第 三三 章章 可可 靠靠 性試性試 驗(yàn)驗(yàn)3-1 基基 本本 概概 念念內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要3-2 可靠性篩選和電子元器件老煉可靠性篩選和電子元器件老煉3-3 環(huán)環(huán) 境境 適適 應(yīng)應(yīng) 性性 試試 驗(yàn)驗(yàn)3-4 壽壽 命命 試試 驗(yàn)驗(yàn) 和和 加加 速速 壽壽 命命 試試 驗(yàn)驗(yàn)3-5 可靠性增長試驗(yàn)可靠性增長試驗(yàn)3-6 抽抽 樣樣 方方 法法23-1 基基 本本 概概 念念一、可靠性試驗(yàn)的定義一、可靠性試驗(yàn)的定義二、可靠性試驗(yàn)的分類二、可靠性試驗(yàn)的分類三、可靠性試驗(yàn)的基本方法三、可靠性試驗(yàn)的基本方法3 為了為了評價(jià)或提高產(chǎn)品評價(jià)或提高產(chǎn)品（包括系統(tǒng)、設(shè)備、（包括系統(tǒng)、設(shè)備、元器件、原材料）元器

2、件、原材料）可靠性而進(jìn)行的試驗(yàn)可靠性而進(jìn)行的試驗(yàn)，稱，稱可靠性試驗(yàn)?？煽啃栽囼?yàn)。一、可靠性試驗(yàn)的定義一、可靠性試驗(yàn)的定義 在事先沒有規(guī)定產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的條件在事先沒有規(guī)定產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的條件下，用來下，用來測定產(chǎn)品可靠特征量的試驗(yàn)測定產(chǎn)品可靠特征量的試驗(yàn)。 二、可靠性試驗(yàn)的分類二、可靠性試驗(yàn)的分類1. 可靠性測定試驗(yàn)可靠性測定試驗(yàn)4 確定產(chǎn)品的可靠性特征量確定產(chǎn)品的可靠性特征量（如某一可靠（如某一可靠性指標(biāo)）性指標(biāo)）是否達(dá)到規(guī)定要求的試驗(yàn)是否達(dá)到規(guī)定要求的試驗(yàn)。 3. 老煉、篩選、環(huán)境、可靠性增長試驗(yàn)老煉、篩選、環(huán)境、可靠性增長試驗(yàn) 以上以上1. 和和 2. 試驗(yàn)是可靠性試驗(yàn)是可靠性評價(jià)評價(jià)2

3、. 可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)（鑒定、驗(yàn)收、考核）可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)（鑒定、驗(yàn)收、考核）是提高可靠性是提高可靠性試驗(yàn)試驗(yàn)。 5三、可靠性試驗(yàn)的基本方法三、可靠性試驗(yàn)的基本方法 壽命試驗(yàn)或加速壽命試驗(yàn)壽命試驗(yàn)或加速壽命試驗(yàn)是可靠性試驗(yàn)的基是可靠性試驗(yàn)的基本方法，而老煉、篩選、環(huán)境試驗(yàn)都是可靠性本方法，而老煉、篩選、環(huán)境試驗(yàn)都是可靠性試驗(yàn)中的一項(xiàng)。試驗(yàn)中的一項(xiàng)。 可靠性試驗(yàn)在工程實(shí)踐中具有重要的意義，可靠性試驗(yàn)在工程實(shí)踐中具有重要的意義，有關(guān)的理論和方法是十分豐富多彩的，由于篇幅有關(guān)的理論和方法是十分豐富多彩的，由于篇幅有限我們本課程僅扼要地介紹產(chǎn)品（重點(diǎn)是電子有限我們本課程僅扼要地介紹產(chǎn)品（重點(diǎn)是電子元器件）的

4、元器件）的老煉和篩選，環(huán)境應(yīng)適性試驗(yàn)，壽命老煉和篩選，環(huán)境應(yīng)適性試驗(yàn)，壽命試驗(yàn)和加速壽命試驗(yàn)試驗(yàn)和加速壽命試驗(yàn)，以及在可靠性試驗(yàn)中必須，以及在可靠性試驗(yàn)中必須應(yīng)用的應(yīng)用的抽樣方法抽樣方法。 63-2 可靠性篩選和電子元器件老煉可靠性篩選和電子元器件老煉一、可靠性篩選一、可靠性篩選二、可靠性老煉（老化）二、可靠性老煉（老化）7一、可靠性篩選一、可靠性篩選 在產(chǎn)品制造過程中，將在產(chǎn)品制造過程中，將不符合要求的產(chǎn)品不符合要求的產(chǎn)品（包括成品、半成品）（包括成品、半成品）剔除剔除，而將，而將符合要求的符合要求的產(chǎn)品保留下來產(chǎn)品保留下來的試驗(yàn)過程稱為篩選。的試驗(yàn)過程稱為篩選。1. 1. 定義：定義：2.

5、 2. 目的：目的：篩選目的是為篩選目的是為剔除早期失效的產(chǎn)品剔除早期失效的產(chǎn)品。 注意在產(chǎn)品制造過程中，對各種工藝質(zhì)量注意在產(chǎn)品制造過程中，對各種工藝質(zhì)量的檢驗(yàn)，成品、半成品的性能參數(shù)測試都要進(jìn)的檢驗(yàn)，成品、半成品的性能參數(shù)測試都要進(jìn)行篩選。行篩選。 8 可靠性篩選可以提高可靠性篩選可以提高一批一批產(chǎn)品產(chǎn)品使用的使用的可靠性可靠性，但，但并不能提高每一個(gè)產(chǎn)品的固有可并不能提高每一個(gè)產(chǎn)品的固有可靠性靠性，因?yàn)楹Y選不能改變失效機(jī)理而延長任，因?yàn)楹Y選不能改變失效機(jī)理而延長任何單個(gè)元器件的壽命，它只是何單個(gè)元器件的壽命，它只是剔除早期失效剔除早期失效的產(chǎn)品的產(chǎn)品后使剩下產(chǎn)品的平均壽命比篩選前平后使剩

6、下產(chǎn)品的平均壽命比篩選前平均壽命提高了（如挑演員進(jìn)行篩選）。均壽命提高了（如挑演員進(jìn)行篩選）。3. 篩選篩選應(yīng)注意應(yīng)注意的問題：的問題： 篩選不同于質(zhì)量驗(yàn)收。質(zhì)量驗(yàn)收是通篩選不同于質(zhì)量驗(yàn)收。質(zhì)量驗(yàn)收是通過抽樣檢驗(yàn)判定一批產(chǎn)品是否合格從而決定過抽樣檢驗(yàn)判定一批產(chǎn)品是否合格從而決定接收或拒收，而接收或拒收，而篩選是對于合格產(chǎn)品篩選是對于合格產(chǎn)品100%地地進(jìn)行試驗(yàn)，以剔除早期失效產(chǎn)品。進(jìn)行試驗(yàn)，以剔除早期失效產(chǎn)品。9 篩選應(yīng)力篩選應(yīng)力要選擇好，不要對好產(chǎn)品要選擇好，不要對好產(chǎn)品造成損傷。造成損傷。 雖然可靠性篩選要付出相當(dāng)代價(jià)（材料、雖然可靠性篩選要付出相當(dāng)代價(jià)（材料、時(shí)間即金錢）但與篩選帶來的好

7、處相比，這種時(shí)間即金錢）但與篩選帶來的好處相比，這種代價(jià)是值得的。代價(jià)是值得的。由表由表6-1可說明篩選的重要性?？烧f明篩選的重要性。10 由表由表6-1可見，如元器件用于消費(fèi)者產(chǎn)品，在可見，如元器件用于消費(fèi)者產(chǎn)品，在其購進(jìn)時(shí)，找到它失效且拋掉它僅損失其購進(jìn)時(shí)，找到它失效且拋掉它僅損失2美元，但美元，但在現(xiàn)場使用時(shí)發(fā)現(xiàn)它失效且拋掉它就要損失在現(xiàn)場使用時(shí)發(fā)現(xiàn)它失效且拋掉它就要損失50美美元。前后者元。前后者相差近相差近25倍倍。 對航天設(shè)備上的元器件篩選的經(jīng)濟(jì)性顯得對航天設(shè)備上的元器件篩選的經(jīng)濟(jì)性顯得更明顯，前后者更明顯，前后者相差約相差約13萬多倍。萬多倍。11 因此，對產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)行篩選是更

8、應(yīng)引起因此，對產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)行篩選是更應(yīng)引起大家重視的問題。大家重視的問題。如何評價(jià)可靠性篩選的效果如何評價(jià)可靠性篩選的效果下面我們來討論之。下面我們來討論之。 4. 篩選效果的評價(jià)篩選效果的評價(jià)可靠性篩選效果可用以下參量評價(jià)：可靠性篩選效果可用以下參量評價(jià)： (1) 篩選剔除率篩選剔除率 Q：100%nQN其中：其中：n 為剔除產(chǎn)品的數(shù)目；為剔除產(chǎn)品的數(shù)目； N 為參與篩選產(chǎn)品的總數(shù)目。為參與篩選產(chǎn)品的總數(shù)目。12(2) (2) 篩選效果篩選效果： 100%NSN其中：其中： 是篩選前產(chǎn)品的失效率，是篩選前產(chǎn)品的失效率， 是篩選后產(chǎn)品的失效率。是篩選后產(chǎn)品的失效率。 NS13 圖圖8-1表示美

9、國工藝水平生產(chǎn)的集成電路的篩表示美國工藝水平生產(chǎn)的集成電路的篩選效果，篩選順序：民用品選效果，篩選順序：民用品MILSTD883C級(jí)級(jí)專用生產(chǎn)線。專用生產(chǎn)線。 圖圖8-1篩選效篩選效果與相果與相對費(fèi)用對費(fèi)用14 評定篩選方法是否好，單看一個(gè)參量是評定篩選方法是否好，單看一個(gè)參量是不夠的，如若不夠的，如若PDA（Q）太高太高，有可能是產(chǎn)品，有可能是產(chǎn)品存在存在嚴(yán)重缺陷嚴(yán)重缺陷，但也可能是篩選，但也可能是篩選應(yīng)力太高應(yīng)力太高，PDA很低很低，有可能是產(chǎn)品，有可能是產(chǎn)品缺陷少缺陷少，也可能是篩，也可能是篩選選應(yīng)力和試驗(yàn)時(shí)間不足。應(yīng)力和試驗(yàn)時(shí)間不足。Q 反言之，當(dāng)反言之，當(dāng) 表現(xiàn)表現(xiàn)相同時(shí)相同時(shí)， 篩

10、選方法越優(yōu)。篩選方法越優(yōu)。 因此在評價(jià)篩選方法時(shí)，應(yīng)將剔除率和因此在評價(jià)篩選方法時(shí)，應(yīng)將剔除率和篩選效果結(jié)合起來才較全面，當(dāng)取篩選效果結(jié)合起來才較全面，當(dāng)取同樣同樣Q值時(shí)值時(shí)， 篩選方法越優(yōu)篩選方法越優(yōu)，15 5. 常用篩選方法：常用篩選方法：(1) 初始參數(shù)篩選和慢漂移參數(shù)篩選初始參數(shù)篩選和慢漂移參數(shù)篩選 篩選方法的目的為了得到符合要求的篩選方法的目的為了得到符合要求的產(chǎn)品，剔除那些超出容差極限的產(chǎn)品。產(chǎn)品，剔除那些超出容差極限的產(chǎn)品。見圖見圖8-2所示。所示。圖圖 8-2 初始參數(shù)篩選和慢漂移參數(shù)篩選初始參數(shù)篩選和慢漂移參數(shù)篩選16 (4) 環(huán)境應(yīng)力篩選：包括振動(dòng)，離心加速度，環(huán)境應(yīng)力篩選

11、：包括振動(dòng)，離心加速度， 沖擊，溫度循環(huán)等。沖擊，溫度循環(huán)等。 (5) 壽命篩選：如用高溫貯存促使早期失效，壽命篩選：如用高溫貯存促使早期失效， 產(chǎn)品提前失效等。產(chǎn)品提前失效等。 (3) 密封性篩選密封性篩選(2) 檢查篩選檢查篩選 如航天部有些單位采用了高效應(yīng)力篩選，把如航天部有些單位采用了高效應(yīng)力篩選，把有效性最高的溫度循環(huán)和隨機(jī)振動(dòng)結(jié)合起來取得有效性最高的溫度循環(huán)和隨機(jī)振動(dòng)結(jié)合起來取得了很好的效果。了很好的效果。(6) 線性判別篩選。線性判別篩選。176. 篩選的項(xiàng)目和條件的確定篩選的項(xiàng)目和條件的確定 不同類型的元器件，不同的生產(chǎn)廠家，不同類型的元器件，不同的生產(chǎn)廠家，由于結(jié)構(gòu)不同，使用

12、的材料和工藝不同，早由于結(jié)構(gòu)不同，使用的材料和工藝不同，早期失效和偶然失效的分界點(diǎn)不同。期失效和偶然失效的分界點(diǎn)不同。 關(guān)于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和其他廠家的經(jīng)驗(yàn)必須參考，關(guān)于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和其他廠家的經(jīng)驗(yàn)必須參考，但不能機(jī)械照搬，以免造成漏項(xiàng)及條件偏松偏但不能機(jī)械照搬，以免造成漏項(xiàng)及條件偏松偏嚴(yán)的理象。嚴(yán)的理象。 所以所以必須進(jìn)行可靠性摸底試驗(yàn)來掌握產(chǎn)品必須進(jìn)行可靠性摸底試驗(yàn)來掌握產(chǎn)品的失效機(jī)理和失效分布，失效機(jī)理和篩選項(xiàng)目、的失效機(jī)理和失效分布，失效機(jī)理和篩選項(xiàng)目、應(yīng)力和時(shí)間的關(guān)系，從而來制訂篩選條件應(yīng)力和時(shí)間的關(guān)系，從而來制訂篩選條件。 18二、可靠性老煉（老化）二、可靠性老煉（老化） 在元器件投入使用前，

13、先把使用后可能發(fā)在元器件投入使用前，先把使用后可能發(fā)生的生的參數(shù)漂移消除掉參數(shù)漂移消除掉，從而達(dá)到穩(wěn)定的目的。，從而達(dá)到穩(wěn)定的目的。 老煉的目的老煉的目的老煉：老煉： 對已經(jīng)篩選合格的產(chǎn)品，參數(shù)和性能對已經(jīng)篩選合格的產(chǎn)品，參數(shù)和性能需要經(jīng)過一段時(shí)間后才能穩(wěn)定下來，這個(gè)需要經(jīng)過一段時(shí)間后才能穩(wěn)定下來，這個(gè)性能和參數(shù)穩(wěn)定的過程叫老煉。性能和參數(shù)穩(wěn)定的過程叫老煉。19 但都可提高使用可靠性，但都可提高使用可靠性，經(jīng)?？珊隙榻?jīng)常可合二為一進(jìn)行一進(jìn)行，如壽命篩選對于正常產(chǎn)品也是在起，如壽命篩選對于正常產(chǎn)品也是在起老煉作用，而老煉過程對早期失效的產(chǎn)品也老煉作用，而老煉過程對早期失效的產(chǎn)品也起了篩選作用。

14、起了篩選作用。 從可靠性角度考慮，某種元件是否需要從可靠性角度考慮，某種元件是否需要老煉，主要看這種元件老煉，主要看這種元件參數(shù)的漂移是否影響參數(shù)的漂移是否影響使用可靠性使用可靠性，若影響則必須進(jìn)行之。，若影響則必須進(jìn)行之。 老煉和篩選的關(guān)系老煉和篩選的關(guān)系：兩者兩者目的目的不同不同篩選篩選為剔除早期為剔除早期失效失效產(chǎn)品。產(chǎn)品。老煉老煉消除產(chǎn)品參數(shù)漂移。消除產(chǎn)品參數(shù)漂移。203-3 環(huán)環(huán) 境境 適適 應(yīng)應(yīng) 性性 試試 驗(yàn)驗(yàn)一、環(huán)境條件一、環(huán)境條件二、環(huán)境試驗(yàn)方法二、環(huán)境試驗(yàn)方法21 眾所周知，產(chǎn)品的眾所周知，產(chǎn)品的使用環(huán)境對其可靠性使用環(huán)境對其可靠性影響影響很大，所以要進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)。很

15、大，所以要進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)。一、環(huán)境條件一、環(huán)境條件 產(chǎn)品在產(chǎn)品在貯存、運(yùn)輸和工作過程貯存、運(yùn)輸和工作過程中可能遇中可能遇到的一切外界影響因素（產(chǎn)品在生產(chǎn)廠家內(nèi)、到的一切外界影響因素（產(chǎn)品在生產(chǎn)廠家內(nèi)、外）。外）。 2. 環(huán)境條件分類環(huán)境條件分類1. 環(huán)境條件定義環(huán)境條件定義首先應(yīng)了解環(huán)境條件。首先應(yīng)了解環(huán)境條件。22(2) 機(jī)械環(huán)境條件機(jī)械環(huán)境條件振振 沖沖 離離 碰碰 跌跌 搖搖 靜靜 失失 聲聲 爆爆 沖沖 等等動(dòng)動(dòng) 擊擊 心心 撞撞 落落 擺擺 力力 重重 振振 炸炸 擊擊 負(fù)負(fù) 波波 荷荷溫溫 濕濕 氣氣 風(fēng)風(fēng) 雨雨 雪雪 水水 露露 霜霜 沙沙 鹽鹽 油油 游等游等度度 度度 壓

16、壓 雪雪 塵塵 霧霧 霧霧 離離 氣氣 體體(1) 氣候環(huán)境條件氣候環(huán)境條件23(3) 輻射條件輻射條件太太 核核 紫紫 宇宇 等等陽陽 輻輻 外外 宙宙輻輻 射射 線線 線線射射 輻輻 輻輻 射射 射射(4) 生物條件生物條件昆昆 霉霉 嚙嚙 等等蟲蟲 菌菌 齒齒 動(dòng)動(dòng) 物物(5) 電磁條件：電磁條件： 電電 磁磁 閃閃 雷雷 電電 放放 等等場場 場場 電電 擊擊 暈暈 電電 24使使維維包包保保等等用用護(hù)護(hù)裝裝管管(6) 人為因素人為因素3. 環(huán)境條件對產(chǎn)品的影響環(huán)境條件對產(chǎn)品的影響 對產(chǎn)品的主要影響是：導(dǎo)致電性能改變，對產(chǎn)品的主要影響是：導(dǎo)致電性能改變， 材料腐蝕和機(jī)械損傷。材料腐蝕和

17、機(jī)械損傷。 對產(chǎn)品的主要影是：結(jié)構(gòu)損場、材料斷對產(chǎn)品的主要影是：結(jié)構(gòu)損場、材料斷裂或疲勞，引線斷開。裂或疲勞，引線斷開。 對產(chǎn)品的主要影響是：太陽紫外輻射引起對產(chǎn)品的主要影響是：太陽紫外輻射引起的材料老化，核爆炸的中子輻射引起永久性損的材料老化，核爆炸的中子輻射引起永久性損傷，輻射引起瞬時(shí)效應(yīng)，可使電子元器件損壞。傷，輻射引起瞬時(shí)效應(yīng)，可使電子元器件損壞。 (1)(1)氣候條件氣候條件(2)(2)力學(xué)條件（即機(jī)械環(huán)境條件）力學(xué)條件（即機(jī)械環(huán)境條件）(3)(3)輻射條件輻射條件25 白蟻、木蜂、老鼠會(huì)咬壞電纜，排出白蟻、木蜂、老鼠會(huì)咬壞電纜，排出的糞便引起短路。的糞便引起短路。 電磁條件電磁條件

18、引起電子設(shè)備內(nèi)、外部的電引起電子設(shè)備內(nèi)、外部的電磁干擾。等等不可勝舉。磁干擾。等等不可勝舉。 生物條件生物條件的影響是：霉菌使有機(jī)材料的影響是：霉菌使有機(jī)材料和部分無機(jī)材料強(qiáng)度降低，介質(zhì)損耗增大，和部分無機(jī)材料強(qiáng)度降低，介質(zhì)損耗增大，金屬腐蝕。金屬腐蝕。(4)(4)生物條件生物條件(5)(5)電磁條件電磁條件26二、環(huán)境試驗(yàn)方法二、環(huán)境試驗(yàn)方法1. 現(xiàn)場使用試驗(yàn)現(xiàn)場使用試驗(yàn) 當(dāng)一些產(chǎn)品在樣機(jī)研制完成之后，必須當(dāng)一些產(chǎn)品在樣機(jī)研制完成之后，必須經(jīng)過一段時(shí)間的經(jīng)過一段時(shí)間的現(xiàn)場使用考驗(yàn)現(xiàn)場使用考驗(yàn)，才能大批生，才能大批生產(chǎn)。產(chǎn)。2. 天然暴露試驗(yàn)天然暴露試驗(yàn) 把樣品長期把樣品長期暴露于天然環(huán)境暴露

19、于天然環(huán)境，樣品可處，樣品可處于工作負(fù)荷狀態(tài)或貯存狀態(tài)，通過定期觀測于工作負(fù)荷狀態(tài)或貯存狀態(tài)，通過定期觀測去取得產(chǎn)品各參數(shù)，性能和外觀的變化。去取得產(chǎn)品各參數(shù)，性能和外觀的變化。 這個(gè)現(xiàn)場使用試驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)可真實(shí)地反這個(gè)現(xiàn)場使用試驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)可真實(shí)地反映產(chǎn)品在實(shí)際使用條件下的可靠性，但是映產(chǎn)品在實(shí)際使用條件下的可靠性，但是周期周期長，花費(fèi)大長，花費(fèi)大，故有一定局限性，用于重要產(chǎn)品。，故有一定局限性，用于重要產(chǎn)品。27 環(huán)境模擬試驗(yàn)環(huán)境模擬試驗(yàn)的設(shè)計(jì)者應(yīng)對產(chǎn)品的實(shí)的設(shè)計(jì)者應(yīng)對產(chǎn)品的實(shí)際使用的環(huán)境有確切的了解，以使正確地際使用的環(huán)境有確切的了解，以使正確地規(guī)定試驗(yàn)條件和合理地安排試驗(yàn)順序，為規(guī)定試

20、驗(yàn)條件和合理地安排試驗(yàn)順序，為取得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，特別應(yīng)注意試驗(yàn)設(shè)備要合取得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，特別應(yīng)注意試驗(yàn)設(shè)備要合格應(yīng)定期標(biāo)定。格應(yīng)定期標(biāo)定。 3. 人工模擬試驗(yàn)人工模擬試驗(yàn) 人工模擬試驗(yàn)人工模擬試驗(yàn)是人工控制條件下的試是人工控制條件下的試驗(yàn)，是在試驗(yàn)箱內(nèi)或試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行的。驗(yàn)，是在試驗(yàn)箱內(nèi)或試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行的。 這種方法經(jīng)常應(yīng)用于產(chǎn)品制造廠家，具這種方法經(jīng)常應(yīng)用于產(chǎn)品制造廠家，具體試驗(yàn)方法體試驗(yàn)方法參照有關(guān)參照有關(guān)(GB、GJB等等)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。283-4 壽壽 命命 試試 驗(yàn)驗(yàn) 和和 加加 速速 壽壽 命命 試試 驗(yàn)驗(yàn)一、概述一、概述二、壽命試驗(yàn)的設(shè)計(jì)二、壽命試驗(yàn)的設(shè)計(jì)三、加速壽命試驗(yàn)的設(shè)計(jì)三、加速壽命試驗(yàn)的

21、設(shè)計(jì)29一、概述一、概述 評價(jià)分析產(chǎn)品壽命特征的試驗(yàn)評價(jià)分析產(chǎn)品壽命特征的試驗(yàn)。產(chǎn)品的。產(chǎn)品的失效率、平均壽命等可靠性特征量反映了產(chǎn)失效率、平均壽命等可靠性特征量反映了產(chǎn)品的壽命特征。品的壽命特征。 了解產(chǎn)品壽命分布了解產(chǎn)品壽命分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律以作為可的統(tǒng)計(jì)規(guī)律以作為可靠性分析的基礎(chǔ)，作為制定篩選條件和改進(jìn)靠性分析的基礎(chǔ)，作為制定篩選條件和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)。產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)。 1. 壽命試驗(yàn)的定義壽命試驗(yàn)的定義2. 壽命試驗(yàn)的作用壽命試驗(yàn)的作用30(1)(1)按試驗(yàn)進(jìn)行的按試驗(yàn)進(jìn)行的時(shí)間時(shí)間分：分： 加速壽命試驗(yàn)加速壽命試驗(yàn)長期壽命試驗(yàn)長期壽命試驗(yàn)(2)(2)按欲測定各階段按欲測定各階段可靠性可

22、靠性可分為：可分為： 工作壽命試驗(yàn)工作壽命試驗(yàn)貯存壽命試驗(yàn)貯存壽命試驗(yàn)3. 壽命試驗(yàn)的分類壽命試驗(yàn)的分類 （一般情況簡稱壽命試驗(yàn)）（一般情況簡稱壽命試驗(yàn)） 試驗(yàn)應(yīng)力不大于工作應(yīng)力試驗(yàn)應(yīng)力不大于工作應(yīng)力試驗(yàn)應(yīng)力試驗(yàn)應(yīng)力工作應(yīng)力工作應(yīng)力保證產(chǎn)品保證產(chǎn)品貯存壽命貯存壽命保證產(chǎn)品保證產(chǎn)品工作壽命工作壽命314. 各類壽命試驗(yàn)的定義或含義各類壽命試驗(yàn)的定義或含義 模仿模仿正常工作應(yīng)力正常工作應(yīng)力進(jìn)行的壽命試驗(yàn)，該試進(jìn)行的壽命試驗(yàn)，該試驗(yàn)需要較長的時(shí)間，驗(yàn)需要較長的時(shí)間，(1) 長期壽命試驗(yàn)：長期壽命試驗(yàn)：(3)(3)按進(jìn)行試驗(yàn)的按進(jìn)行試驗(yàn)的截尾方式截尾方式可分為：可分為： 非截尾試驗(yàn)非截尾試驗(yàn)截尾試驗(yàn)截

23、尾試驗(yàn)定數(shù)定數(shù)截尾截尾定時(shí)定時(shí)截尾截尾32 是在既不改變產(chǎn)品的失效機(jī)理又不增加新是在既不改變產(chǎn)品的失效機(jī)理又不增加新的失效因子的前提下，的失效因子的前提下，提高試驗(yàn)應(yīng)力提高試驗(yàn)應(yīng)力，加速產(chǎn)加速產(chǎn)品失效品失效進(jìn)程的一種試驗(yàn)試法。進(jìn)程的一種試驗(yàn)試法。 (2) 加速壽命試驗(yàn)：加速壽命試驗(yàn)： 如要求某種產(chǎn)品在某一工作應(yīng)力下，應(yīng)如要求某種產(chǎn)品在某一工作應(yīng)力下，應(yīng)保工作保工作100000h，則按該工作應(yīng)力試驗(yàn)，實(shí)則按該工作應(yīng)力試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)人員三班倒工作驗(yàn)人員三班倒工作(100000h24h)4167天，天，看其工作有無故障?？雌涔ぷ饔袩o故障。 因此可知，因此可知，長期壽命長期壽命試驗(yàn)需要的時(shí)間是比試驗(yàn)需要的

24、時(shí)間是比較長的。較長的。 這種試驗(yàn)可以這種試驗(yàn)可以用較短的時(shí)間快速的評價(jià)用較短的時(shí)間快速的評價(jià)產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)品的可靠性。33 如鐘表發(fā)條的拉平試驗(yàn)就是一種加速試如鐘表發(fā)條的拉平試驗(yàn)就是一種加速試驗(yàn)（因?yàn)樗囼?yàn)中施加的驗(yàn)（因?yàn)樗囼?yàn)中施加的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常工應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常工作時(shí)承受的應(yīng)力作時(shí)承受的應(yīng)力，任何鐘表工作中發(fā)條都不會(huì)，任何鐘表工作中發(fā)條都不會(huì)出現(xiàn)被拉成直線的狀態(tài)）。出現(xiàn)被拉成直線的狀態(tài)）。 恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)( (圖圖8-38-3a)a) 在試驗(yàn)過程中在試驗(yàn)過程中應(yīng)力應(yīng)力保持不變保持不變 的試驗(yàn)的試驗(yàn)。 特點(diǎn)特點(diǎn)：數(shù)據(jù)容易：數(shù)據(jù)容易處理處理,外推準(zhǔn)確性較高，外推

25、準(zhǔn)確性較高，但試驗(yàn)時(shí)間較長。但試驗(yàn)時(shí)間較長。 34 步進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)步進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)( (圖圖8-38-3b) b) 試驗(yàn)過程中應(yīng)力隨時(shí)間試驗(yàn)過程中應(yīng)力隨時(shí)間分階段逐步分階段逐步增強(qiáng)的試驗(yàn)。增強(qiáng)的試驗(yàn)。 預(yù)計(jì)精確性低（因?yàn)檫@種方法忽略了低一預(yù)計(jì)精確性低（因?yàn)檫@種方法忽略了低一級(jí)應(yīng)力試驗(yàn)對高一級(jí)應(yīng)力試驗(yàn)的影響，這是不級(jí)應(yīng)力試驗(yàn)對高一級(jí)應(yīng)力試驗(yàn)的影響，這是不符合實(shí)際情況的）。符合實(shí)際情況的）。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 但其試驗(yàn)周期短，故常用于但其試驗(yàn)周期短，故常用于定性分析定性分析場合。場合。 35 序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)( (圖圖8-38-3c)c) 試驗(yàn)周期短，但需要有試驗(yàn)周期短

26、，但需要有專門的程專門的程序控制序控制設(shè)備，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜。設(shè)備，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜。 試驗(yàn)過程中應(yīng)力隨時(shí)間試驗(yàn)過程中應(yīng)力隨時(shí)間等速連續(xù)增強(qiáng)等速連續(xù)增強(qiáng)的試驗(yàn)。的試驗(yàn)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：36 (3) 貯存壽命試驗(yàn)：貯存壽命試驗(yàn)： 通過貯存試驗(yàn)可以了解產(chǎn)品在特定環(huán)境通過貯存試驗(yàn)可以了解產(chǎn)品在特定環(huán)境條件下的條件下的貯存可靠性貯存可靠性。如解決貯存期間的參。如解決貯存期間的參數(shù)變化規(guī)律，能否保持原有的可靠性指標(biāo)，數(shù)變化規(guī)律，能否保持原有的可靠性指標(biāo)，貯存期可多長等。貯存期可多長等。 產(chǎn)品在規(guī)定的環(huán)境條件下進(jìn)行產(chǎn)品在規(guī)定的環(huán)境條件下進(jìn)行非工作非工作狀態(tài)的存放試驗(yàn)狀態(tài)的存放試驗(yàn)。37 貯存條件貯存條件根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)

27、際貯存情況可有根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際貯存情況可有室內(nèi)，棚下、露天、坑道等。室內(nèi)，棚下、露天、坑道等。注意：注意： 由于貯存試驗(yàn)樣品處于非工作狀態(tài)，失效由于貯存試驗(yàn)樣品處于非工作狀態(tài)，失效率較低，通常要率較低，通常要選擇較多選擇較多的樣品做較長期的觀的樣品做較長期的觀察測量。察測量。 對產(chǎn)品有規(guī)定條件下（保證工作狀態(tài)）對產(chǎn)品有規(guī)定條件下（保證工作狀態(tài)）作加負(fù)荷的試驗(yàn)作加負(fù)荷的試驗(yàn)。 (4) 工作壽命試驗(yàn)工作壽命試驗(yàn) 試驗(yàn)一直進(jìn)行到試驗(yàn)一直進(jìn)行到全部試驗(yàn)樣品都失效全部試驗(yàn)樣品都失效才才截止的試驗(yàn)。截止的試驗(yàn)。(5) 非截尾壽命試驗(yàn)非截尾壽命試驗(yàn)38 試驗(yàn)試驗(yàn)沒有進(jìn)行到全部試驗(yàn)樣品都失效沒有進(jìn)行到全部試驗(yàn)樣

28、品都失效就就截止的試驗(yàn)。截止的試驗(yàn)。 試驗(yàn)進(jìn)行到規(guī)定的時(shí)間就結(jié)束。試驗(yàn)進(jìn)行到規(guī)定的時(shí)間就結(jié)束。 試驗(yàn)進(jìn)行到試驗(yàn)進(jìn)行到規(guī)定的失效數(shù)規(guī)定的失效數(shù)就結(jié)束。就結(jié)束。 我們講以上概念，主要是為了使大家會(huì)應(yīng)用我們講以上概念，主要是為了使大家會(huì)應(yīng)用之設(shè)計(jì)壽命試驗(yàn)，以保證產(chǎn)品的可靠性。之設(shè)計(jì)壽命試驗(yàn)，以保證產(chǎn)品的可靠性。(6) 截尾壽命試驗(yàn)：截尾壽命試驗(yàn)： 定時(shí)截尾：定時(shí)截尾： 定數(shù)截尾：定數(shù)截尾： 因此下面我們講壽命試驗(yàn)和加速壽命試因此下面我們講壽命試驗(yàn)和加速壽命試驗(yàn)的設(shè)計(jì)問題。驗(yàn)的設(shè)計(jì)問題。39二、壽命試驗(yàn)的設(shè)計(jì)二、壽命試驗(yàn)的設(shè)計(jì)1. 壽命試驗(yàn)設(shè)計(jì)需要壽命試驗(yàn)設(shè)計(jì)需要考慮的問題考慮的問題 目的不同，試驗(yàn)樣

29、品、應(yīng)力、時(shí)間的要目的不同，試驗(yàn)樣品、應(yīng)力、時(shí)間的要求不同，分析方法不同。求不同，分析方法不同。 壽命試驗(yàn)主要有以下壽命試驗(yàn)主要有以下三種用途三種用途：()可靠性測定：可靠性測定： (ii) 可靠性驗(yàn)證：可靠性驗(yàn)證： 試驗(yàn)?zāi)康模涸囼?yàn)?zāi)康模?即確定產(chǎn)品的壽命分布、失效率、平均即確定產(chǎn)品的壽命分布、失效率、平均壽命等參數(shù)。壽命等參數(shù)。判斷某批產(chǎn)品能否符合規(guī)定的可靠性要求。判斷某批產(chǎn)品能否符合規(guī)定的可靠性要求。40 鑒定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝是否能生產(chǎn)鑒定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝是否能生產(chǎn)出符合可靠性要求的產(chǎn)品。出符合可靠性要求的產(chǎn)品。 (iii) 可靠性鑒定：可靠性鑒定： 它們都應(yīng)該按著它們都應(yīng)該按著相

30、應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和方法相應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和方法來來進(jìn)行。進(jìn)行。 試驗(yàn)條件及失效判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的確定。試驗(yàn)條件及失效判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的確定。 試驗(yàn)樣品的選取及其抽樣數(shù)。試驗(yàn)樣品的選取及其抽樣數(shù)。 注意注意： 壽命試驗(yàn)樣品必須在經(jīng)過壽命試驗(yàn)樣品必須在經(jīng)過篩選試驗(yàn)和例篩選試驗(yàn)和例 行試驗(yàn)后的合格行試驗(yàn)后的合格批產(chǎn)品中抽取。批產(chǎn)品中抽取。 41 試驗(yàn)的測試項(xiàng)目及測試設(shè)備。試驗(yàn)的測試項(xiàng)目及測試設(shè)備。 試驗(yàn)的測試周期及截止時(shí)間的確定。試驗(yàn)的測試周期及截止時(shí)間的確定。 試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法。試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法。 總而言之進(jìn)行一次壽命試驗(yàn)要化費(fèi)大量的總而言之進(jìn)行一次壽命試驗(yàn)要化費(fèi)大量的人力物力和時(shí)間。因此，在人力物力和時(shí)間。

31、因此，在試驗(yàn)未進(jìn)行前應(yīng)周試驗(yàn)未進(jìn)行前應(yīng)周密確定好以上六方面問題。密確定好以上六方面問題。422. 壽命試驗(yàn)的設(shè)計(jì)壽命試驗(yàn)的設(shè)計(jì) 由于時(shí)間關(guān)系，我們僅舉例討論產(chǎn)品的壽由于時(shí)間關(guān)系，我們僅舉例討論產(chǎn)品的壽命分布服從參數(shù)為命分布服從參數(shù)為 （其中其中t為測試時(shí)間，為測試時(shí)間，為為被測試產(chǎn)品的平均壽命粗略估值）的被測試產(chǎn)品的平均壽命粗略估值）的指數(shù)分布指數(shù)分布的的測試周期，投試樣品數(shù)量及試驗(yàn)截止時(shí)間進(jìn)行設(shè)測試周期，投試樣品數(shù)量及試驗(yàn)截止時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)確定。計(jì)確定。t43 例例 3-1 某種開關(guān)管壽命分布服從參數(shù)為某種開關(guān)管壽命分布服從參數(shù)為 的指數(shù)分布，從摸底試驗(yàn)知其在的指數(shù)分布，從摸底試驗(yàn)知其在300

32、下的平均壽下的平均壽命約命約80小時(shí)，在小時(shí)，在250下約為下約為300小時(shí)，在小時(shí)，在200下下約為約為3000小時(shí)?，F(xiàn)作小時(shí)?，F(xiàn)作300、250、200下的貯下的貯存試驗(yàn)，要求在測試過程中得到的累積失效概率存試驗(yàn)，要求在測試過程中得到的累積失效概率分別為分別為4%,10%,2%,40%,60%,求測試時(shí)間安排求測試時(shí)間安排（測試周期）。（測試周期）。 t 該產(chǎn)品壽命分布服從參數(shù)為該產(chǎn)品壽命分布服從參數(shù)為 的指數(shù)分的指數(shù)分布布, ,則產(chǎn)品累積失效分布函數(shù)有：則產(chǎn)品累積失效分布函數(shù)有： t解解: (1) 求測試時(shí)間求測試時(shí)間t和累積失效概率的和累積失效概率的F(t)的關(guān)系式。的關(guān)系式。44(

33、)1tF te兩邊取對數(shù)（自然對數(shù)）： )(11lntFt)(11ln tFt（8-1） tFet11 故有： TFet145 為了工程使用方便，我們分別取為了工程使用方便，我們分別取F(t)為為2%，4%，6%.70%等值，求出相應(yīng)的等值，求出相應(yīng)的 值，值，見表見表8-1。 t測試時(shí)間選擇表測試時(shí)間選擇表 求在求在300下貯存試驗(yàn)的累積失效率為下貯存試驗(yàn)的累積失效率為4%時(shí)的測試時(shí)間。時(shí)的測試時(shí)間。 (2) 計(jì)算測試時(shí)間計(jì)算測試時(shí)間 查表查表8-1得，當(dāng)該產(chǎn)品得，當(dāng)該產(chǎn)品F(t)=4%時(shí)時(shí) ， t300/=0.04。46 t300=0.04=0.0480 (=80見已知見已知) =3.2小

34、時(shí)小時(shí) 同理求出各種溫度下貯存試驗(yàn)的累積失效同理求出各種溫度下貯存試驗(yàn)的累積失效率為要求各種情況的測試時(shí)間得表率為要求各種情況的測試時(shí)間得表8-2。 (3) 結(jié)論：各種情況的測試時(shí)間見表結(jié)論：各種情況的測試時(shí)間見表8-2。例例8-1測試時(shí)間安排測試時(shí)間安排47 例例 3-2 已知上述產(chǎn)品平均壽命約為已知上述產(chǎn)品平均壽命約為3000小小時(shí)，希望在時(shí)，希望在1000小時(shí)試驗(yàn)中觀察到小時(shí)試驗(yàn)中觀察到 r = 20個(gè)失效，個(gè)失效，求應(yīng)投入試驗(yàn)的樣品數(shù)目。求應(yīng)投入試驗(yàn)的樣品數(shù)目。(1) 求投樣數(shù)求投樣數(shù)n和累積失效概率和累積失效概率F(t)的關(guān)系式：的關(guān)系式：解：解： 據(jù)標(biāo)準(zhǔn)有據(jù)標(biāo)準(zhǔn)有 ：其中其中 n2

35、0 r結(jié)束試驗(yàn)時(shí)的失效數(shù)，結(jié)束試驗(yàn)時(shí)的失效數(shù)，F(xiàn) ( t )見上。見上。 (2) 求求F(t) 累積失效概率累積失效概率10000.333000tn = r / F ( t ) (8-2) 48查表查表8-1得：得： F ( t ) = 28%(3) 求投入試驗(yàn)的樣品數(shù)求投入試驗(yàn)的樣品數(shù)由式（由式（ 8 2 )/ () 20/0.28 71n r F tn =71 20，用式用式 ( 8 2 ) 正確正確 (4) 結(jié)論：應(yīng)投入試驗(yàn)的樣品數(shù)為結(jié)論：應(yīng)投入試驗(yàn)的樣品數(shù)為71個(gè)。個(gè)。49 例例 3-3 已知上述產(chǎn)品投入貯存壽命試驗(yàn)。已知上述產(chǎn)品投入貯存壽命試驗(yàn)。從摸底試驗(yàn)知：其產(chǎn)品在從摸底試驗(yàn)知：其產(chǎn)品在300,250,250和和200200下的平均壽命分別約為下的平均壽命分別約為