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1、2023/4/142023/4/141 1牢靠性测试培训2012-7-18李海涛2023/4/142023/4/142 2培训内容一、产品牢靠性能检验基础学问二、产品的寿命规律及常用分布三、牢靠性筛选试验四、牢靠性寿命试验五、牢靠性试验结果的处理六、失效率鉴定试验2023/4/142023/4/143 3产品为什么要做牢靠性测试?产品重要的质量特性 顾客最为关注而又无法干脆感知的特性 发觉产品在设计、制造、储运、运用等各个环节的潜在故障 质量的内涵，每时每刻的质量牢靠性牢靠性4 4牢靠性试验的目的1.在产品研制阶段使产品达到预定的牢靠性指标（达到）2.在产品定形时进行牢靠性鉴定（确认）2023
2、/4/142023/4/14 3.在生产过程中限制产品的质量（保持）4.对产品进行筛选以提高整批产品的牢靠性水平（剔除早期失效及制造和工艺缺陷）5.探讨产品的失效机理我们什么时候须要对产品做牢靠性测试?5 5一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/141.牢靠性的定义 产品在规定的条件下和规定的时间区间（或操作次数）内完成规定功能的实力2.1 失效：产品不能完成所规定的功能称为失效，对可修复的产品则称为故障2.术语2.2 应力：对产品的功能有影响的各种因素。作用于机电产品的应力大致可分为：气候环境应力、机械环境应力、生物及化学环境应力、电气应力6 6一、产品性能检验基础学问20
3、23/4/142023/4/142.术语2.4 失效模式：产品失效的形式、现象称为失效模式2.3 失效机理：导致失效的物理、化学、机械或其他缘由的过程2.5 失效率：工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率。2.6 置信度：产品的真实失效率等于被定级的最大失效率而被判定为不合格的概率。GB 1772-79规定，对于电子元器件失效率试验中的定级试验和升级试验的置信度取60%或90%，维持试验的置信度取10%7 7一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/142.术语2.7 运用寿命：产品在规定条件下，从规定时刻起先（一般为出厂时间），到失效密度变的不行接受或故
4、障无法修复时止的时间区间。3.牢靠性特征量 定义：用来表示产品总体牢靠性凹凸的各种牢靠性数量指标（参数），称为牢靠性特征量。8 8一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/143.1 牢靠度：产品在规定条件下和规定的时间（或操作次数）内完成规定功能的概率。用”R”表示。可靠度计算公式：9 9一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/143.2 累积失效概率（不行靠度）：产品在规定条件下和规定时间内未完成功能的概率。1010一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/14例：现有100个气泵做寿命测试，3个月时有10个失效，6个月时有30个失效，分别计算3
5、个月和6个月时的牢靠度和累积失效概率。解：已知n=100,t=24*90=2160h和t=24*180=4320hM(t)=10和m(t)=30所以：3个月时的牢靠度和累积失效概率分别为：R（t）=【n-m(t)】/n=【100-10】/100=0.9F（t）=1-R(t)=1-0.9=0.11111一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/14例：现有100个气泵做寿命测试，3个月时有10个失效，6个月时有30个失效，分别计算3个月和6个月时的牢靠度和累积失效概率。解：已知n=100,t=24*90=2160h和t=24*180=4320hM(t)=10和m(t)=30所以：6
6、个月时的牢靠度和累积失效概率分别为：R（t）=【n-m(t)】/n=【100-30】/100=0.7F（t）=1-R(t)=1-0.7=0.31212一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/143.3 失效概率密度：1313一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/143.4 瞬时失效：瞬时失效：产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率，瞬时失效与故障时间t有关，一般称之为失效率函数。用（t）表示。（t）=【m(t+t)-m(t)】/【n-m(t)t】例：有100个水泵做on/off测试，测试10000次后有1个失效，测试20000次后有2个失效。计算测试到1
7、0000次时的失效率。解：测试到10000次时的失效率为：=（2-1）/（100-1）10000=1.01%/10000次 1414一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/143.5 平均失效：平均失效：在某一时间（在某一时间（t1,t2）内瞬时失效率）内瞬时失效率的平均值。的平均值。3.6 平均寿命：平均寿命：平均寿命平均寿命MTBF:对于可修复的产品，平均无故障工作时间时间，即两次故障 间隔时间的均值MTTF:对于不行修复的产品，指产品发生对于不行修复的产品，指产品发生失效前的平均工作时间失效前的平均工作时间1515一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/1
8、43.5 牢靠寿命：当牢靠度等于给定值牢靠寿命：当牢靠度等于给定值R（0 R 1）时的产品寿命称为牢靠寿命。）时的产品寿命称为牢靠寿命。3.6 中位寿命：产品牢靠度等于中位寿命：产品牢靠度等于0.5时的牢靠寿命称时的牢靠寿命称为中位寿命，中位寿命的物理意义是一批产品失效一为中位寿命，中位寿命的物理意义是一批产品失效一半时所需的工作时间。半时所需的工作时间。3.7 特征寿命：产品寿命等于特征寿命：产品寿命等于e-1(即即R=1/e 0.368)时的牢靠寿命称为特征寿命。时的牢靠寿命称为特征寿命。1616一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/141717一、产品性能检验基础学问2
9、023/4/142023/4/141818一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/141919一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/142020一、产品性能检验基础学问2023/4/142023/4/142121二、产品的寿命规律及常用分布2023/4/142023/4/141.指数分布2.威布尔分布3.正态分布4.对数正态分布5.寿命分布类型的确定方法 产品或元件失效是一个随机事务，产品的寿命是一个随机变量，而产品的失效率和寿命都可以用失效分布或寿命分布函数来描述其规律性。2222二、产品的寿命规律及常用分布2023/4/142023/4/141.指数分布
10、很多元器件在工作时间内会由于“偶然”缘由而失效，而不听从某一失效机理，因为这时对应于某一机理的所谓早期失效产品已通过设计、工艺限制、或试验而消退。因此，当元器件足够多、时间足够长时，失效率（t）便趋近于某一稳定值，其值的大小只与工作条件和外部环境有关，而与产品的工作时间无关，产品的这种寿命分布规律称为指数分布。大多数电子产品，包括大部分仪器仪表在剔除早期失效后到发生老化变质前的随机失效阶段都听从指数分布。很多国家所制定的标准中，绝大多数都以指数分布为基础对电子元器件产品的牢靠性等级进行鉴定。如我国GB/T 1772-1979电子元器件失效率试验方法2323二、产品的寿命规律及常用分布2023/
11、4/142023/4/141.指数分布2424二、产品的寿命规律及常用分布2023/4/142023/4/141.指数分布2525二、产品的寿命规律及常用分布2023/4/142023/4/142.威布尔分布 威布尔分布是牢靠性试验中最常见，也是最困难的一种寿命分布。它是由瑞典人威布尔首先提出的，故此而得名。大量试验说明，凡是因为某一局部失效或故障而导致整体机能停止运行的元件、器件、设备、系统等的寿命分布都听从威布尔分布。如探讨机械中的疲惫强度、疲惫寿命、磨损寿命、腐蚀寿命、轴承失效等都听从威布尔分布。2626二、产品的寿命规律及常用分布2023/4/142023/4/142.威布尔分布272
12、7二、产品的寿命规律及常用分布2023/4/142023/4/142.威布尔分布2828二、产品的寿命规律及常用分布2023/4/142023/4/142.威布尔分布2929二、产品的寿命规律及常用分布2023/4/142023/4/142.威布尔分布3030二、产品的寿命规律及常用分布2023/4/142023/4/142.威布尔分布3131二、产品的寿命规律及常用分布2023/4/142023/4/142.正态分布 正态分布又叫高斯分布，一般大多用它描述产品随机失效比较集中发生现象的一种分布，如产品由于损耗或退化而产生的失效;再如材料强度、磨损寿命、疲惫失效。3232二、产品的寿命规律及常
13、用分布2023/4/142023/4/142.正态分布3333二、产品的寿命规律及常用分布2023/4/142023/4/142.对数正态分布3434二、产品的寿命规律及常用分布2023/4/142023/4/142.对数正态分布3535三、牢靠性筛选试验2023/4/142023/4/141.牢靠性筛选试验：通过对生产出的产品100%的进行筛选试验，把这些属于“早期失效”的产品尽可能予以淘汰和剔除，以确保出厂的整批产品具有较高的牢靠性。意义：保证产品在出厂前进行稳定期，即产品进入运用寿命期。3636三、牢靠性筛选试验2023/4/142023/4/142.牢靠性筛选试验的目的和意义。3737
14、三、牢靠性筛选试验2023/4/142023/4/143.筛选试验的特点：3838三、牢靠性筛选试验2023/4/142023/4/143.筛选试验的分类：3.1 检查筛选：目镜筛选、红外线非破坏性筛选、X射线非破坏性筛选、颗粒碰撞噪声测试筛选、密封性筛选、环境应力筛选。3.2 密封性筛选。3.3 环境应力筛选：振动筛选、温度循环筛选、温度冲击筛选3.4 寿命筛选：恒定高温筛选、电子元器件的老炼筛选3939四、牢靠性寿命试验2023/4/142023/4/141.寿命试验的目的 在进行牢靠性试验时有个一很难解决的问题，就是选择试验时间和样板数量之间的冲突。在试验中，假如样板数量太少，将会造成平
15、均寿命的离散性大，若时间太短，很多失效模式又不能暴漏出来，因此假如过分的削减试验时间或样品数量，就得不到精确的试验结果。这就是为什么通常的寿命鉴定试验规定要做1000或2000小时以上的缘由。寿命试验的目的是了解产品的寿命特性量、失效规律、失效率、平均寿命以及寿命试验的目的是了解产品的寿命特性量、失效规律、失效率、平均寿命以及在寿命过程中可能出现的各种失效模式。在寿命过程中可能出现的各种失效模式。通过做牢靠性寿命试验，可以对产品的牢靠性水平进行评价，并发觉产品潜在通过做牢靠性寿命试验，可以对产品的牢靠性水平进行评价，并发觉产品潜在的失效模式，将信息反馈给相关部门，刚好实行措施，对产品进行改进，
16、以提高的失效模式，将信息反馈给相关部门，刚好实行措施，对产品进行改进，以提高产品的牢靠性水平。产品的牢靠性水平。40402023/4/142023/4/142.寿命试验的分类：四、牢靠性寿命试验41412023/4/142023/4/143.指数分布寿命试验四、牢靠性寿命试验3.1 指数分布寿命试验的意义：由于大部分电子产品的运用寿命均听从或近似听从指数分布。因此，可用指数分布来描述产品的寿命分布。产品进入偶然失效期，其失效率近似常数，只要知道了失效率的值，就可以计算出产品的平均寿命和其他参数。目前在国内外得到了广泛的应用。要延长产品的寿命，就是要延长产品的偶然失效期，使产品长时间工作在该区间
17、内，指数分布寿命对评价产品的牢靠性水平具有确定的意义。42422023/4/142023/4/143.2 常用寿命试验方法：四、牢靠性寿命试验储存寿命试验 a)定义：产品在规定的环境条件下，非工作状态的存放试验 b)长期储存寿命试验：储存时间在1000小时以上 c)储存寿命试验类型：室温储存：15-35 高温储存：150 43432023/4/142023/4/143.2 常用寿命试验方法：四、牢靠性寿命试验工作寿命试验 a)定义：产品在规定条件的 施加规定的应力的试验 b)长期储存工作寿命试验：储存时间在1000小时以上 c)试验方法：室温工作寿命试验：温度一般为25，试验类别：定时 截尾，
18、定数截尾 高温工作寿命试验：产品技术标准规定的最高温度 间断工作寿命试验：间歇寿命试验44442023/4/142023/4/14四、牢靠性寿命试验寿命试验工作实例：水泵ON/OFF寿命试验1)样品：1302220水泵试产品 样品必需选择本产品中有代表性的规格，同时样品必需是同一设计、同样生产线的连续批生产中随机一次选取2)样品数量：10PCS 一般不少于10个，特殊产品不少于5个3)检验环境：温度25 湿度：60%气压90Kpa 一般温度15-35 湿度45-75%气压86-106Kpa4)检验依据：IEC-60335-145452023/4/142023/4/145)检验项目及技术要求：四
19、、牢靠性寿命试验检验项目检验项目技术要求技术要求检验样板数检验样板数允许不合格数允许不合格数检验不合格数检验不合格数试验前参数外观、流量、电阻、电流、功率、杨程、噪音、配合1000试验条件室温、湿度、气压、电压、耐压测试寿命次数通断比1000试验后参数外观、流量、电阻、电流、功率、杨程、噪音、配合100046462023/4/142023/4/146)测试设备：四、牢靠性寿命试验万用表电参数测量仪压力表ON/OFF测试仪鱼缸分贝仪秒表量筒耐压测试仪47472023/4/142023/4/147)仪表选用的基本要求：四、牢靠性寿命试验仪表功能量程范围精度等级检定有效期8)试验结论：每周测试一次，
20、试验结束后对10PCS样板依据技术要求测试全部合格，固试验结果合格。附试验测试报告48482023/4/142023/4/144.加速寿命试验四、牢靠性寿命试验4.1 定义：在不变更原来试验目的的前提下，通过加大试验过程中的应力强度，从而加速产品的物理化学性能劣化过程，从而达到削减试验时间和样品数量的目的。4.2 加速寿命试验的分类：49492023/4/142023/4/14四、牢靠性寿命试验4.3 恒定应力加速寿命试验设计50502023/4/142023/4/14四、牢靠性寿命试验4.4 恒定应力加速寿命试验方法类型及其数学模型a)温度加速寿命试验：以温度为应力做恒定应力加速寿命的试验5
21、1512023/4/142023/4/14四、牢靠性寿命试验4.4 恒定应力加速寿命试验方法类型及其数学模型b)电压加速寿命试验：以电压为应力做恒定应力加速寿命的试验52522023/4/142023/4/14四、牢靠性寿命试验4.4 恒定应力加速寿命试验方法类型及其数学模型c)湿度加速寿命试验：以湿度为应力做恒定应力加速寿命的试验53532023/4/142023/4/14五、牢靠性试验结果的处理1.牢靠性试验记录要求2.有效数字和有效数字的修约规则3.误差的基础学问4.牢靠性试验输出文件5.测试数据的精确性54542023/4/142023/4/14五、牢靠性试验结果的处理1.牢靠性试验记
22、录要求55552023/4/142023/4/14五、牢靠性试验结果的处理2.有效数字的修约规则56562023/4/142023/4/14五、牢靠性试验结果的处理3.误差基础学问57572023/4/142023/4/14五、牢靠性试验结果的处理4.牢靠性试验输出文件58582023/4/142023/4/14五、牢靠性试验结果的处理4.牢靠性试验的精确性59592023/4/142023/4/14六、失效率鉴定试验1.失效率鉴定试验的目的2.失效率鉴定试验的分类3.失效率鉴定试验抽样方案4.失效率鉴定试验的一般要求5.失效率鉴定试验的程序60602023/4/142023/4/14六、失效
23、率鉴定试验1.失效率试验的目的：指出产品在规定条件下能否正常工作。失效率：单位时间内失效的产品件数同该段时间内正常工作的产品总数之比61612023/4/142023/4/14六、失效率鉴定试验电子元器件失效率等级表62622023/4/142023/4/14六、失效率鉴定试验2.失效率试验的分类63632023/4/142023/4/14六、失效率鉴定试验3.失效率试验抽样方案64642023/4/142023/4/14六、失效率鉴定试验4.失效率试验的一般要求65652023/4/142023/4/14六、失效率鉴定试验4.失效率试验的一般要求66662023/4/142023/4/14六、失效率鉴定试验4.失效率试验的一般要求67672023/4/142023/4/14六、失效率鉴定试验5.失效率试验的程序68682023/4/142023/4/14六、失效率鉴定试验69692023/4/142023/4/14Q&A?