可靠性寿命试验简介

可靠性寿命试验是为了验证产品在规定条件下，处于工作（使用）状态或储存状态时，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、储存状态，产品寿命试验分为使用寿命试验、储存寿命试验。

为模拟产品正常使用状态，实验室常用温度-湿度-振动综合应力试验箱进行模拟试验，广东科鉴可靠性实验室具备相关试验设备及试验能力，参见图1。除模拟正常使用状态或储存状态进行寿命试验外，对于高可靠性产品而言，寿命试验时间很长。为了缩短试验时间，在不改变故障模式和故障机理的条件下，用大应力的方法进行寿命试验，这一试验称为加速寿命试验。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。

图1 广东科鉴可靠性实验室-温度-湿度-振动综合应力试验箱

1.试验目的

实践证明大多数设备的故障率是时间的函数，典型故障曲线称之为浴盆曲线(Bathtub curve,失效率曲线) ，参见图2。而可靠性寿命试验的目的，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。

图2 浴盆曲线（失效率曲线）

2.参考标准

寿命试验开展主要依据产品研制合同、研制任务书中相关要求和规定进行，具体试验条件及试验剖面一般以产品实际参数指标结合工程经验定制，产品的试验方案参照标准如下：

GJB 450A-2004                     装备可靠性工作通用要求

GJB 899A-2009                     可靠性鉴定和验收试验

GB/T 2689.1-1981                  恒定应力寿命试验和加速寿命试验方法总则

GB/T2689.2-1981                   寿命试验和加速寿命试验的图估计法

GB/T2689.3-1981                   寿命试验和加速寿命试验的简单线性无偏估计法

GB/T2689.4-1981                   寿命试验和加速寿命试验的最好线性无偏估计法

GB/T 5080.1-2012                  可靠性试验：第1部分：试验条件和统计检验原理

GB/T 5080.2-2012                  可靠性试验：第2部分：试验周期设计

3.产品寿命参数

产品主要的寿命参数有：

a)         首次大修期限——在规定条件下，产品从开始使用到首次大修的寿命单位数。也称首次翻修期限。

b)         使用寿命——产品使用到无论从技术上还是经济上考虑都不宜再使用，而必须大修或报废时的寿命单位数。

c)          大修间隔期限——在规定条件下，产品两次相继大修间的寿命单位。也翻修间隔期。

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)         储存寿命——产品在规定的储存条件下能够满足规定要求的储存期限。

f)          可靠寿命——给定的可靠度所对应的寿命单位。

对于不同的武器装备系统，根据上述参数可以派生出不同的寿命参数。应参照相关标准给以定义。 

4.实验室使用寿命试验

使用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次大修期限或使用寿命指标。

4.1  寿命试验方案

一般采用工程经验法。若采用累积失效方案评估寿命，可通过累积失效数目拟合累积失效曲线进行评估，图3给出示例。

图3 累积失效数目与累积失效曲线示例

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。进行一般设备寿命试验时，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次大修期限的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，应选用在现场使用了一定时间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）。

4.2  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。

（a）如果受试产品寿命试验到T截止时，全部产品均未发生关联故障时，应按公式下面的公式评估产品的首次大修期限或使用寿命T₀

式中：T——每台受试产品试验时间；

K——经验修正系数。

（b）如果受试产品寿命试验到t₀截至时，有个关联故障发生，则应按公式（2）评估产品产品的首次大修期限或使用寿命T_0r

1      小结

本文对可靠性寿命试验的概念、分类、试验目的、参考标准以及产品寿命参数等几个方面进行了简单介绍，并给出了实验室使用寿命的基本方案和寿命试验评估方法，希望能让读者对可靠性寿命试验有所了解。