加速寿命试验,是指在进行合理工程及统计假设的基础上,利用与物理失效规律相关的统计模型对在超出正常应力水平的加速环境下获得的可靠性信息进行转换,得到试件在额定应力水平下可靠性特征的可复现的数值估计的一种试验方法。加速寿命试验采用加速应力进行试件的寿命试验,从而缩短了试验时间,提高了试验效率,降低了试验成本,其研究使高可靠长寿命产品的可靠性评定成为可能。按照试验应力的加载方式,加速寿命试验通常分为恒定应力试验、步进应力试验和序进应力试验。
简介:
加速寿命试验的统一定义z早由美罗姆航展中心于1967年提出,加速寿命试验是在进行合理工程及统计假设的基础上,利用与物理失效规律相关的统计模型对在超出正常应力水平的加速环境下获得的信息进行转换,得到产品在额定应力水平下的特征可复现的数值估计的一种试验方法。简言之,加速寿命试验是在保持失效机理不变的条件下,通过加大试验应力来缩短试验周期的一种寿命试验方法。加速寿命试验采用加速应力水平来进行产品的寿命试验,从而缩短了试验时间,提高了试验效率,降低了试验成本。
进行加速寿命试验必须确定一系列的参数,包括(但不限于): 试验持续时间、样本数量、试验目的、要求的置信度、需求的j度、费用、加速因子、外场环境、试验环境、加速因子计算、威布尔分布斜率或β参数(β < 1表示早期故障,β > 1 表示耗损故障) 。用加速寿命试验方法确定产品寿命,关键是确定加速因子,而有时这是z困难的。一般用以下两种方法。
加速寿命试验技术相对于传统的寿命试验技术,效率高,成本低,是可靠性数学与可靠性工程领域的一个研究热点,对高可靠、长寿命产品的定寿延寿研究具有重要的应用价值。目前加速寿命试验技术在民用领域使用得很广泛,在军用武器装备的可靠性研究和寿命评估研究中也有较多应用,并取得了一定的研究成果。新形势下,军用后勤装备领域逐步出现长期储存的高可靠、长寿命装备,基于军事效益和经济效益的双重需求,对这类装备的储存寿命评估研究也逐步受到关注。随着研究的不断深入,加速寿命试验技术在该领域将具有广泛的应用前景。
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。加速模型在通常情况下是一个非线性曲线,但是可以通过对寿命数据和应力水平进行适当的数学变换,如对数变换、倒数变换等,将其转换为线性模型。加速模型可以分为失效物理加速模型和数学统计加速模型两大 。
失效物理加速模型是通过与失效机理相关的物理原理推导得到的加速模型。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就是通过试验对模型参数进行辨识。这类加速模型主要有Arrhenius 模型、逆幂律(Inverse Power Law,IPL)模型、单应力Eyring 模型、广义Eyring 模型。此外,由Arrhenius 模型和逆幂律模型组合可导出一种新的模型:温度-非热能(T-NT)模型。由Eyring 模型可导出温度-湿度(T-H)模型。
加速模型:
加速因子是加速寿命试验的一个重要参数。它是加速应力下产品某种寿命特征值与正常应力下寿命特征值的比值,也可称为加速系数,是一个无量纲数。加速因子反映加速寿命试验中某加速应力水平的加速效果,即是加速应力的函数。国内外已对加速因子及其性质进行了深入研究。z初,指数分布、正态分布、Weibull 分布等寿命分布类型的加速因子被定义为产品在两种不同应力水平下的平均寿命之比,后来有学者进行研究指出其中的不合理性,认为加速因子是一种折算因子,其定义不仅依赖于寿命分布,还依赖于不同应力水平之间的折算原则。目前,加速因子的研究方法大致有基于统计推断和基于预计技术两类,基于预计技术的方法虽然简单,但是不能给出加速因子的j确值,因而在寿命评估中不如基于统计推断的方法更有研究价值和发展前途。近些年,不同寿命分布的加速因子的研究成果比较丰富。针对不同的加速模型,如Arrhenius模型、Eyring 模型、逆幂律模型、温度-湿度模型、温度-非热能模型等,已给出了相应计算加速因子的方法。这些研究成果为今后的研究和应用提供了思路和途径。
由于加速寿命试验带有较浓重的经验色彩,一些理论基础问题仍未得到解决。如:有效的加速寿命试验对加速因子的要求及与失效机理不变条件的关系;加速因子的性质和用途等。因此,对加速因子的研究不容忽视,有待更加j确、有效、简便的确定方法来推动寿命评估和可靠性评估理论的发展。