分步的加速实验.doc
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1、分步的加速实验 引言一般工业上进行的加速实验(AT)可以为解决可靠性问题提供及时但有时并不精确的初始信息。AT技术的这种不精确的运用和实施是当前存在的一个突出问题。出现这一问题的其中一个原因是现场和AT结果之间不存在任何的关联。但是,如果实验方法精确的话,那么人们就可以迅速而有效地获得解决各种可靠性问题的初始信息(评估、分析产品性能退化和失效的原因,用储备的信息进行可靠性预计等)。这是非常重要的,因为它影响到每年投资数十亿美元的实验室测试技术和服务的收益。步骤和原则在以下介绍的精确加速实验构想中包含运用了实际的产品,该构想建立在场效应的物理模拟(建模)基础上。从近似的理论我们知道如果输入因素具
2、有相同的特性,那么两个或更多的对象或过程就有近似的物理特性。分步AT由11个基本步骤构成。第1步:从现场中获得初始信息 这包括下面一些基本过程:对输入X1Xn在不同现场条件下对测试对象的影响范围(影响产品的温度、污染程度、湿度、放射性、输入电压、气压、水压、表面轮廓、介质的物理化学机械特性)进行研究(图1)。图1输入影响和输出参数的示意图当这些输入同时在现场中作用时,研究它们在产品上的相互影响。这里所说的产品既可以是整台机器(设备)或它的组成元件。图2中示出了温度、湿度、污染程度对产品影响的例子。对于随后在实验中进行的对这些影响的模拟来说这是非常重要的。如果我们确切知道一个或几个因素并不会对产
3、品的性能造成影响的话,那么这些因素就可以不予考虑。输入活动的影响就是输出参数(腐蚀、振动、负载、张力、产品温度的变化、保护措施的减少、性能退化、失效等)Y1Ym。这些结果必须动态地进行研究(在产品使用期间)。对于一个新产品,利用从设计原型中获得的额外数据可以使这些研究非常简单。这里,根据研究设施、研究目标、实验条件、研究课题的不同,以上的情况也会有所变化。对产品在不同条件下工作的百分比分布进行研究,这是非常重要的,因为大多数的测试对象(产品)都是在不同的条件下工作的,这些条件随着每个输出参数值的不同而不同。而且,对分布的研究结果是AT编程所必需的。第2步:将该信息作为一个概率(随机)过程来进行
4、分析 大多数的现场过程都具有概率特性。因此,我们必须对每一影响以最小平均和标准偏差的形式进行估计。最好,我们还能够估计出概率分布、能量谱和相关性(归一化相关性)。有关这方面的论述可参见一些可靠性的书籍。第3步:在实验室中建立对输入影响(因素)进行模拟加速应用的方法 如果产品每天测试24小时,且每天测试,那么测试就可以被加速,但是测试不包括空闲时间、或最小负载时间等。该方法是建立在对操作条件的整个范围进行再现和保持轻重负载之间的比例不变的原则基础上的。通过作实验,我们发现有下列的好处:a)在现场和实验室测试结果之间的最大相关性;b)产品严格按照机械应力方案纯工作一个小时与在正常工作条件下纯工作一
5、个小时的损坏程度是相同的;c)没有必要增加试验中应力的步幅大小和比例。但是,由于这是加速试验,实验室中获得实验结果的速度比实际要快1018倍。该方法对于那些每次只工作很短时间的产品尤为有用。目前使用的加速实验方法通常是在测试期间使用最大应力,这样做可以很快获得实验结果但结果的精确度较低。而且,如果加速的级别较高,则所产生的应力范围就越大。因此,我们必须很小心地处理高级别范围的加速、现场因素的综合影响和加速实验的其他原则之间的关系。第4步:在实验室中确定精确水平的极限 极限的水平由我们希望通过加速实验获得的精度的水平(3%、5%、10%等)所决定。第5步:利用采购设备来建立对输入影响进行模拟的测
6、试设备 该设备可以是通用或专用(或通用和专用)设备。这是一个对现场输入综合因素对产品造成的影响进行分析所得结果的基础上进行的特殊设计,以及如何在实验室中对这些影响进行模拟。为了达到这个目的,专家们通常必须设计特殊的设备。通用的测试设备可以进行调整以适用于多种不同类型的产品。如果我们希望在加速实验中获得精确的初始信息的话,那么我们就必须同时使用通用和专用设备。第6步:针对不同类型的产品研究出不同的加速实验方法,并且确定出测试参数的数量和类型,以及每一参数的变化范围(见第一步) 模拟方法的类型取决于产品的具体细节以及公司测试产品的具体设备的情况。我们不可能在实验室中对操作条件和它们的输入影响的方方
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