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寿命试验知识汇总

嘉峪检测网        2018-04-28 16:55

       寿命试验的目的,一是发现产品中可能过早发生耗损的零部件,以确定影响产品寿命的根本原因和可能采取的纠正措施;二是验证产品在规定条件下的使用寿命、贮存寿命是否达到规定的要求。

 

适用范围与适用时机

本文提出的方法适用于具有耗损特性的机械类产品、电机类产品等的工作寿命和贮存寿命的试验与评估。寿命试验与评估工作适用于产品设计定型阶段、试用阶段和使用阶段。

 

产品的寿命参数

产品的耐久性是指:产品在规定的使用、贮存与维修条件下,达到极限状态之前,完成规定功能的能力,一般用寿命参数度量。极限状态是指由于耗损(如疲劳、磨损、腐蚀、松动等)使产品从技术上或从经济上考虑,都不宜再继续使用而必须大修或报废的状态。

产品主要的寿命参数有:

(a) 首次翻修期限(首翻期)——在规定条件下,产品从开始使用到首次翻修的工作时间、循环次数和(或)日历持续时间。

(b) 使用期限——在规定条件下,不可修复产品从开始使用至失效的工作时间和(或)日历持续时间。

(c) 翻修间隔期限——在规定条件下,产品两次相继翻修间的工作时间、循环次数和(或)日历持续时间。

(d) 总寿命——在规定条件下,产品从开始使用到报废的寿命单位数。

(e) 贮存寿命——在规定的贮存条件下,产品能够满足规定要求的贮存期限。

对于不同的产品,根据上述参数可以派生出不同的参数名称,但其含义是基本相同的

 

产品寿命试验分类

寿命试验是为了验证产品在规定条件下,处于工作(使用)状态或贮存状态时,其寿命到底有多长,即要了解产品在一定应力条件下的寿命。根据工作状态、贮存状态,产品寿命试验分为工作寿命试验、贮存寿命试验。

对于高可靠性产品而言,寿命试验时间很长。为便于快速评价产品的寿命和可靠性,就需要一种被命名为加速寿命试验的试验。按照增加应力的方式,加速寿命试验可以分为恒定应力、步进应力、序进应力加速寿命试验三种。

寿命试验试验分类情况归纳如下:

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工作寿命试验

  工作寿命试验就是在一定环境条件下加负荷,模拟使用状态的试验。其目的是验证产品首翻期或使用寿命指标量值。

(1)寿命试验方案

1) 试验条件

它是产品的环境条件、工作条件和维护条件的总称。进行设备寿命试验时,应尽可能模拟实际的使用条件。

2) 试验时间

对于航空装备的机载产品一般取产品首翻期的1~1.5倍作为试验时间。其他武器装备的产品可根据其使用特点确定试验时间。

3) 被试产品的选择

对新研制的产品应选取具备定型条件的合格产品作为被试样品;对已定型或现场使用的产品,应选用做完定期试验或在现场使用到一定寿命的产品作为被试产品。

4) 被试产品数量

被试产品数量一般不应少于2台(套)。

(2)寿命试验评估

1)关联故障

对于可修复的产品,凡发生在耗损期内的,并导致产品翻修的耗损性故障为关联故障。

对于不可修复的产品,发生在耗损期内的,并导致产品翻修的耗损性故障和偶然故障均为关联故障。

2)数据处理

A)如果受试产品寿命试验到T时,全部产品均未发生关联故障时,应按公式1评估产品寿命首翻期或使用期的T0 

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加速寿命试验

用加大应力(如热应力、电应力、机械应力等),而又不改变失效机理的办法,使产品的故障进程加速,这样的试验称为加速寿命试验。根据加速寿命试验结果,可以推出正常使用状态或降额使用状态下的产品寿命。

按照施加应力的方式不同,加速寿命试验可以分为三种:

(a) 恒定应力加速寿命试验,它是试验过程中应力保持不变(大于产品额定状态下的应力水平)的情况下的寿命试验;

(b) 步进应力加速寿命试验,它是将受试样品分成几组,每组样品固定一个试验时间间隔,从低应力级开始试验,每次试验增加一级应力,看那一级应力水平会引起产品故障;

(c) 序进应力加速寿命试验,这种试验的试验应力是随着时间增大的,而且按线性或其他规律连续等效地增加应力水平,直到试验样品出现故障。

由以上三种试验方法可知:恒定应力加速寿命试验方法简单、易行,步进、序进应力加速试验较为复杂,试验设备复杂,但如能应用,其加速的效果会更好。

 

寿命试验与可靠性鉴定试验的异同

正确区分产品设计定型前的寿命试验与可靠性鉴定试验的异同。从广义上讲,产品设计定型前的寿命试验与可靠性鉴定试验均属可靠性试验范畴,但两者在许多方面又有不同,见表。

 表  产品设计定型前的寿命试验与可靠性鉴定试验的异同

项目

寿命试验

可靠性验证试验

试验目的

验证产品的寿命是否满足规定的要求。

通过试验给出产品浴盆曲线偶然失效期与耗损失效期的拐点离坐标原点的横座标的距离。

验证产品可靠性是否达到规定的指标。

通过试验给出产浴盆曲线底部离横座标轴的高度。

失效(故障)

判据

对不可修复产品,凡引起产品更换的所有偶然失效和耗损失效均判为失效。

对可修复产品,只计及将引起产品翻修的耗损性故障,如磨损、老化,疲劳断裂等。

对基本可靠性指标,将导致增加维修人力和保障资源的所有事件均判为故障,包括所有偶然故障和耗损故障。

对任务可靠性指标,凡出现将影响完成规定的任务的事件才判为故障,其中包括偶然故障和耗损故障。

受试品数量

由寿命试验方案确定

根据试验最佳效费比和产品寿命指标值确定

所需的试验总时间

根据寿命指标值、产品重要度和受试品数量决定

取决于统计试验方案和可靠性指标值

施加的环境应力和工作应力

选用对寿命影响最大的环境应力和工作应力

一般选用对可靠性影响最大的温度、振动和湿度环境应力和工作应力

应力施加方式

一般采用组合应力施加方式

多种环境应力按试验剖面综合施加

环境应力

选用准则

尽可能模拟真实环境应力,但可删除对寿命不敏感的环境应力或应力量值

尽可能模拟真实环境应力,但可删除对可靠性不敏感的环境应力

合格判据

试验中产品一旦出现关联责任故障,即判为不合格

如试验中发生关联责任故障,可更换修复。只要发生的关联故障数不超过所选可靠性统计方案规定的故障数,产品仍判为合格 

 

寿命试验实施要点

1、对于既有可靠性指标要求,又有寿命指标要求的产品,可以采用寿命与可靠性综合验证试验方案,通过一个试验,同时给出产品的寿命与可靠性的验证结果。

2、产品寿命试验是一项周期长,需要较多投入的工作。因此,型号研制过程中,应对所选择的配套产品进行重要性分析,对于影响型号使用安全和严重影响任务完成的产品拟开展寿命试验,并通过技术经济合同给予确定。

3、产品的工作寿命或贮存寿命一般较长,在新产品使用初期要一次性确定产品寿命(首翻期或使用期限)往往比较困难。因此,新产品的寿命指标一般可在首次使用、型号设计定型、生产定型分期给定,但各阶段所给定寿命指标应满足使用方的要求。产品的寿命目标值、分阶段寿命指标的给定均应通过技术经济合同给予确定。部分产品(如部分舰船用的设备)由于其寿命要求特别高,仅在交付前进行耐久性试验考核,无法给出其寿命值。

4、寿命试验考核的是产品的寿命指标,而不是产品的保证期。产品保证期是承制方对其产品实行包修或包换的责任期限,不应与产品的寿命混为一谈。

5、当前有相当多的产品,制定其寿命试验条件的依据不足,寿命试验量值过高或过低,均可能导致寿命试验达不到预期目的。因此,应加强根据产品的寿命剖面,科学、合理地确定产品寿命试验剖面方法的研究。

6、目前加速寿命试验得到人们的高度重视,但要合理地选择加速的应力、建立准确的物理化学模型,现仍处于研究阶段。实际应用时应进行权衡分析,开展专项评审,慎重开展工作。

 

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来源:AnyTesting