实验设计-可靠性试验01

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根据试验中试样失效后是否用新试样替换继续 试验，还可分为有替换和无替换两种,一般可 归纳为如下四种试验: ⑴ 有替换定时截尾寿命试验； ⑵ 有替换定数截尾寿命试验； ⑶ 无替换定时截尾寿命试验； ⑷ 无替换定数截尾寿命试验。 完全寿命试验也可看成是截尾数是n的无替换 定数截尾寿命试验。此外，尚有分组最小寿命 试验、序贯寿命试验、有中止的寿命试验等
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2.3 加速寿命试验
随着科学技术的迅猛发展，高可靠性、长寿命的产品越来越多，即使使用截尾寿命试 验也需要很长的试验时间，为了进一步缩短试验时间，就引入了加速寿命试验。
加速寿命试验的条件比正常使用条件更严 酷一些，以缩短试验时间，例如提高温度、 加大电压等。这种超过正常应力水平的寿命 试验就称为加速寿命试验。 加速寿命试验要求在某个实验条件的几个 加严的水平下做试验，计算出这几个条件下 的平均寿命，然后用回归模型推断正常使用 条件下的平均寿命。
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（2）Weibull 分布 Weibull 分布也许是最为广泛使 用的寿命 分布，也是在实际使用中很重要的寿命分布， 大量统计方法的文献都是由此分布引出的。 Weibull 分布可用来作为多种类型产品的寿命 分布模型，如轴承、真空管、电器的绝缘材料 等。Weibull 分布有单参数、两参数和三参数 Weibull 等几种形式，其中，两参数Weibull 分布的概 率密度函数为 式中β 为形状参数，η 为尺度参数。
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• 可靠性试验种类
工程实验：环境应力实验、筛选实验 按实验目的分 统计实验：寿命实验 现场实验 按实验场所分 模拟实验
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2 可靠性寿命试验
寿命试验是可靠性试验的重要组成部分，是 评价、分析产品寿命可靠性特征量所进行的 实验。常见的寿命实验有以下几种类型： 2.1 完全寿命试验 把n个实验单元投入实验直到全部出现故 障（或失效）才停止的实验称为完全寿命实 验。 完全寿命实验需要的时间较长，所以尽量 用整体设计做同时实验。
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2.3.3 加速模型 加速寿命试验的基本思想是利用高应力下的寿 命特征去外推正常应力水平下的寿命特征。实 现这个基本思想的关键在于建立寿命特征与应 力水平之间的关系。这种寿命特征与应力水平 之间的关系就是通常所说的加速模型，又称加 速方程。加速模型可以分为失效物理加速模型 失效物理加速模型 和数学统计加速模型 数学统计加速模型两大类 数学统计加速模型 失效物理加速模型的数学表达形式为己知，只 是模型参数待定，所以，基于失效物理加速模 型的加速寿命试验的基本任务 基本任务 基本任务就是通过试验对 模型参数进行辨识。这类加速模型主要有
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（3）对数正态分布 对数正态分布的概率密度函数为
式中σT’为对数标准差，µ ' 为对数均值。
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2.3.2 加速应力 根据加速寿命试验的假设：产品在正常应力水 平和加速应力水平下的失效机理 失效机理不变。加速寿 失效机理 命试验中选择的加速应力要求能加速产品的失 效，但同时不能改变失效机理，一旦改变了失 效模式，就失去了加速寿命试验的基础； 应力的选择对试验的加速效率影响很大，一般 应根据产品的失效机理 失效模式 失效机理与失效模式 失效机理 失效模式来选择加速 应力。加速寿命试验中常用的应力有温度、湿 度、振动、压力、电应力、温度循环等，这些 应力既可以单独使用，也可以多种组合使用。
可靠性试验-寿命试验 可靠性试验 寿命试验
目录 1 可靠性试验及其分类 2 寿命试验 3 应用及展望 4 参考文献
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1 可靠性实验及其分类
可靠性实验是指在系统的设计、制造、 运行以及维修保养全过程中为确认可靠 性而进行的各种实验。
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可靠性试验种类
可靠性寿命实验 可靠性环境应力实验 可靠性筛选实验 按实验内容分 整机可靠性鉴定实验 整机可靠性验收实验 可靠性增长实验
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2.3.4加速寿命试验方法的主要类型 （1）恒定应力加速寿命试验（CSALT），典 型的试验剖面如图1 所示。
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（2）步进应力加速寿命试验（SSALT），典 型的试验剖面如图2 所示。
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（3）序进应力加速寿命试验（ PSALT），典 型的试验剖面如图3 所示。
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பைடு நூலகம்
例 2 某电子元件正常工作电压是直流电6V，采用加速寿命 试验估计其平均寿命。分别在12V,18V,24V,30V的电压下做 实验，测得电子元件的平均寿命分别为15602，10268， 7513，4962，估计该电子元件在正常工作电压下的平均寿 命。 解 使用逆幂律模型，首先对模型线性化，两边取对数得 lny=lna-blnV 记 y’=lny,a’=lna,b’=-b,V’=lnV,上述回归模型转化为 y’=a’+b’V’ 得最小二乘估计 a’=12.71，b’=-1.214，于是得 a=e12.71=331042, b=1.214 回归模型为 y=331042/V1.214得电压=6V时平均寿命的回归估 计值为 y=331042/61.214 =37602
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4 参考文献
[1] 刘文卿.实验设计[M],清华大学出版社，2005. [2] 李海波,张正平,胡彦平.加速寿命试验方法及 其在航天产品中的应用[J].2007,34(1):2-10.
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Thanks！
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3 应用及展望
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展望 （1）系统级加速寿命试验方法 系统级产品包含多种类型元件和不同材料，其失效机理 和失效模式比较复杂和多样，因此，大大限制了系统级 产品的加速寿命试验。 （2）加速寿命试验方法结合贮存试验的工程应用 加速寿命试验方法的研究离不开可靠性工程的实际应用， 加速寿命试验方法结合贮存试验即加速贮存寿命试验， 俄罗斯已将加速寿命试验方法引入到贮存试验中，形成 了一套加速贮存寿命试验软件，并应用于导弹武器系统 的加速贮存寿命试验中。因此，加速贮存寿命试验技术 的研究和工程应用将是我国航天产品、导弹武器系统以 及其它行业长寿命（包含长贮存寿命）产品全寿命周期 中一个非常值得重视的问题。
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(1) 阿伦尼斯(Arrhenius)模型。用于通过提高温 度以加快化学反应的速度，缩短电子元件寿命的 场合，回归模型为 y=aeb/T 其中T表示试验温度，y表示平均寿命。 (2) 逆幂律模型。 用于通过加大电压以缩短电子 元件寿命的场合，回归模型为 y=a/Vb 其中V表示实验电压，y表示平均寿命。 此外还有单应力Eyring模型、广义Eyring模型等。