一种温度应力高效激发故障的可靠性研制试验方法 |
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| 申请号 | CN201710618162.5 | 申请日 | 2017-07-26 | 公开(公告)号 | CN107515089A | 公开(公告)日 | 2017-12-26 |
| 申请人 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所; | 发明人 | 赵晓东; 樊西龙; 张蕊; 梁力; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 温度 应 力 高效激发故障的可靠性研制试验方法，属于航空可靠性工程技术领域。所述方法包括首先根据试验件特点选取试验台；其次，获取试验件温度参数及振动参数；之后分别进行低温步进 应力 试验、高温步进应力试验以及快速温度变化试验，对产品的高温、低温及温变特性进行故障激发及耐温度极限摸底，在不改变产品故障机理的前提条件下，解决了短时间提高产品可靠性 水 平的工程难题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种温度应力高效激发故障的可靠性研制试验方法，其特征在于，包括: |
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| 说明书全文 | 一种温度应力高效激发故障的可靠性研制试验方法技术领域背景技术[0002] 可靠性试验工作是军机研制中的一项重要工作项目，一般仅在机载设备鉴定前，依据GJB899A-2009《可靠性鉴定和验收试验》中规定的方法进行考核，随着电子设备日益加快的发展步伐，电子产品的可靠性水平也越来越高，很多产品的指标已经超过数千小时，采用传统的可靠性鉴定试验直接考核，无论是试验周期，还是试验经费都难以满足型号研制的要求。为了有效解决现代电子设备可靠性和复杂性之间的矛盾、提高可靠性试验效率、最大程度的降低电子设备全寿命周期费用，在产品的研制阶段开展可靠性研制试验是极具性价比的试验方法。 [0003] 在传统的可靠性工程中，电子设备的寿命被认为是“无限”的(即远远大于设备的服役期)，同时认为电子设备的故障是随机“偶然”发生的、无法追究其根源和应力关系。近年来，随着可靠性技术的发展，基于故障物理的可靠性理论已被可靠性工程师们接受，大家认为“偶然”故障是由于产品中存在着潜在的设计与工艺缺陷引起的，随着时间的推移会必然发生的，在产品研制初期开展可靠性研制试验，是最佳提高产品的可靠性水平的试验方式。 [0004] 传统的可靠性试验方法中，对故障的要求一般为，试验中出了故障，首先应当停止试验，进行故障分析、归零后，继续开展试验，即一个故障一归零的试验方式，这种试验方式将会大大的增加试验周期，降低了试验效率。 发明内容[0005] 为了解决上述问题，克服现有技术针对机载设备开展可靠性试验周期长，激发故障效率低，一个故障一归零的缺点，提出一种寻找产品设计缺陷，以改进设计，提高产品固有可靠性水平的可靠性研制试验方法。 [0006] 本发明温度应力高效激发故障的可靠性研制试验方法，包括： [0007] 步骤一、根据试验件特点选取试验台； [0008] 步骤二、获取试验件温度参数及振动参数； [0009] 步骤三、进行低温步进应力试验，温度以步进的方式降至-80℃时，每个温度段内进行电应力加载； [0010] 步骤四、进行高温步进应力试验，温度以步进的方式升至110℃时，每个温度段内进行电应力加载； [0011] 步骤五、进行快速温度变化试验，在持续高温及持续低温形成的周期内进行电应力加载。 [0012] 优选的是，所述步骤一中，根据机载设备的体积、重量、安装方向和环境极值来选取合适的试验台，所述试验台包括冲击式振动试验台与电磁振动试验台。 [0013] 优选的是，所述步骤二中，所述温度参数包括试验件内部的热点情况和热分布升温情况，所述振动参数包括试验件的共振点和应力积累点。 [0014] 优选的是，所述步骤三、步骤四及步骤五中，所述电应力加载包括三次通电启动，并在最后一次通电后，保持电应力加载，用于进行功能测试，所述保持的时长不小于30min，所述温变率不小于不小于30℃/min。 [0015] 优选的是，所述步骤三中，所述温度以步进的方式降至-80℃时，包括采用10℃为步长降温至-55℃，以及采用5℃为步长自-55℃降温至-80℃；所述步骤四中，所述温度以步进的方式升至110℃时，包括采用10℃为步长降温至70℃，以及采用5℃为步长自70℃升温至110℃。 [0016] 优选的是，所述步骤五中，持续高温包括试验件高温工作极限-5℃下，持续30min，持续低温包括试验件低温工作极限+5℃下，持续30min。 [0018] 优选的是，步骤三至步骤五中，当试验件发现故障或到工作极限时，而此时试验温度还未到达试验目标时，包括采取温度保护的方法对发现的薄弱点进行保护，以保证在后续进一步更严酷的应力中产品仍能正常工作。 [0019] 本发明创新性的提出了一种多次激发故障、一次故障归零的可靠性研制试验方法，对产品的高温、低温及温变特性进行故障激发及耐温度极限摸底，在不改变产品故障机理的前提条件下，解决了短时间提高产品可靠性水平的工程难题。 附图说明 [0020] 图1为本发明温度应力高效激发故障的可靠性研制试验方法的一优选实施例的低温步进应力试验的应力施加示意图。 [0021] 图2为本发明图1所示实施例的高温步进应力试验的应力施加示意图。 [0022] 图3为本发明图1所示实施例的进行快速温度变化试验的应力施加示意图。 具体实施方式[0023] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。 [0024] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。 [0025] 本发明提出了一种温度应力高效激发故障的可靠性研制试验方法，主要包括： [0026] 步骤一、根据试验件特点选取试验台； [0027] 步骤二、获取试验件温度参数及振动参数； [0028] 步骤三、进行低温步进应力试验，温度以步进的方式降至-80℃时，每个温度段内进行电应力加载； [0029] 步骤四、进行高温步进应力试验，温度以步进的方式升至110℃时，每个温度段内进行电应力加载； [0030] 步骤五、进行快速温度变化试验，在持续高温及持续低温形成的周期内进行电应力加载。 [0031] 本实施例中，所述步骤一中，根据机载设备的体积、重量、安装方向和环境极值来选取合适的试验台，国内目前用于可靠性研制试验的试验台主要为冲击式振动试验台(三轴六自由度)和电磁振动试验台(常规试验台)两种，两种试验台的主要参数如下。 [0032] 冲击式振动试验台 电磁振动试验台 温度 -100℃-200℃ -70℃-180℃ 温变 50℃/s以上 15℃/s以下 振动推力 100g 30g 振动频率 0-10000Hz 5-2000Hz 容积 小 可调整 [0033] 本实施例中，所述步骤二中，应对受试产品温度调查，对受试产品进行热分布分析，了解受试产品内部的热点情况和热分布升温情况，为可靠性研制试验中温度传感器的布置提供参考；还要对受试产品振动调查，对受试产品进行低振动量级的振动响应方面的调查，初步了解受试产品的共振点和应力积累点，为可靠性研制试验振动传感器的布置提供参考。 [0034] 本实施例中，所述步骤三、步骤四及步骤五中，所述电应力加载包括三次通电启动，并在最后一次通电后，保持电应力加载，用于进行功能测试，所述保持的时长不小于30min，所述温变率不小于不小于30℃/min。 [0035] 图1为低温步进应力试验的应力施加示意图。在温度降至较有把握的温度之前，试验步长可选择较大；超过较有把握的温度之后，试验步长可选择较小，以利于精确找到温度薄弱点。例如，在温度达到-55℃之后，以-5℃为步长，而在之前以-10℃为步长。 [0036] 将温度传感器布置在受试产品内部的低温关注点上(尽量多点，以确定产品的温度稳定状态)。低温截止条件应选用产品低温破坏极限或预订试验目标，机载设备选用-80℃为预订目标。 [0037] 图2为高温步进应力试验的应力施加示意图。 [0038] 在温度升至较有把握的温度之前，试验步长可选择较大；超过较有把握的温度之后，试验步长可选择较小，以利于精确找到温度薄弱点。例如，在温度达到70℃之后，以5℃为步长，而在之前以10℃为步长。 [0039] 将温度传感器布置在受试产品内部的高温关注点上(尽量多点，以确定产品的温度稳定状态)。高温截止条件应选用产品高温破坏极限或预订试验目标，机载设备建议选用 110℃为预订目标。 [0040] 图3为进行快速温度变化试验的应力施加示意图，所述步骤五中，持续高温包括试验件高温工作极限-5℃下，持续30min，持续低温包括试验件低温工作极限+5℃下，持续30min。以常温作为快速温度变化循环的开始，温度变化速率不小于30℃/min，温度范围为低温工作极限+5℃～高温工作极限-5℃(例如：受试产品低温工作极限为-60℃，高温工作极限为100℃，若无特殊要求，则快速温度变换试验温度范围为-55℃～95℃)。 [0041] 为了加强温度试验效果，保证机载设备各部分的温度均能尽快传递，本实施例需要制作镂空机箱来进行温度类试验，镂空机箱的设计应当符合产品原机箱的安装及强度设计要求。 [0042] 本实施例步骤二中，进一步包括针对对温度敏感的试验件，采用微环境控制，所述微环境控制包括通过将通风气管固定到试验件待测部位，用于保证机载设备各部分的温度均能精确控制。 [0043] 本实施例中，步骤三至步骤五中，当试验件发现故障或到工作极限时，而此时试验温度还未到达试验目标时，包括采取温度保护的方法对发现的薄弱点进行保护，以保证在后续进一步更严酷的应力中产品仍能正常工作。 [0044] 有了微环境温度控制保护措施，就可以在某一温度台阶由于某个器件发生工作机箱内的故障时，采用保护措施，使得继续施加下一个台阶应力，对其他部件进行激发。等激发应力达到试验目标时，对多个器件的故障一起进行机理分析、故障归零，从而极大的提高了试验效率。 [0045] 本发明创新性的提出了一种多次激发故障、一次故障归零的可靠性研制试验方法，采用镂空机箱、微环境温度保护等措施，对产品的高温、低温及温变特性进行故障激发及耐温度极限摸底，在不改变产品故障机理的前提条件下，解决了短时间提高产品可靠性水平的工程难题。 [0046] 最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 |
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