1、可靠性可靠性環(huán)境加速測試方法介紹環(huán)境加速測試方法介紹報告大綱報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)估與計算激活能的預(yù)估與計算環(huán)境壽命試驗(yàn)介紹環(huán)境壽命試驗(yàn)介紹實(shí)例計算演示實(shí)例計算演示電子產(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)計設(shè)計可靠性工作重點(diǎn)：可靠可靠性工作重點(diǎn)：可靠性設(shè)計分析，試驗(yàn)評價性設(shè)計分析，試驗(yàn)評價定型定型研製生產(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)是合格水平保持時間格水平保持時間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，振動碰衝擊，振動碰撞，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，太陽輻壓力，太陽輻射射環(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）技術(shù)航空公司（美國）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)力下之測試品需展現(xiàn)與正?；蝾~定應(yīng)力測試下相同之失效分佈環(huán)境加速說明：環(huán)境加速說明：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?，通過調(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能分佈威布爾分佈是可靠性萬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加速因子計算公式。如果以溫度和電應(yīng)力同時做為加速應(yīng)力，對於微型電路可採用Eyring加速模型，即kTDCUkTEaTGtexp激活能的預(yù)估與計算激活能的預(yù)估與計算按照加速測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)施過程，數(shù)據(jù)分析等相對簡單，壽命評估結(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)估與計算激活能的預(yù)估與計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)，這時如果外部加熱會發(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。活化能的值根據(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)例計算演示一實(shí)例計算演示一某服務(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，因單價較貴，只能提供10臺左右產(chǎn)品做試驗(yàn)，問如何安排測試計畫判定該產(chǎn)品是否達(dá)到規(guī)定要求？解：1. 10臺產(chǎn)品都投入試驗(yàn)，200000h的MTBF需要每臺測試7780h左右，時間太長，需加速測試AFL1L 2exp(EaRTe)exp(EaRTs) expEaR1Te1TsRHsnRH0n由2. 因產(chǎn)品成本高，無法測試激活能。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，需要測試的時間為： T = A.MTBF6. A = 0.5*CHIINV(0.1,4) =3.897. 室溫下測試時間為：3.89*20000=77800，高溫下測試時間為： 77800/AF2294.31h最後測試方案定為：將10臺設(shè)備在75C，85%的適度下進(jìn)行229.43h 的測試，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)例計算演示二實(shí)例計算演示二某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 的濕度下要測試多長時間才能達(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兩列對應(yīng)lnt=a+b1/T作圖，將對應(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 MTBF為：Y = 9530.5(1/T)-22.546 = 9.44MTBF = e9.44 = 12581.72h = 1.44 年AFL1L 2exp(EaRTe)exp