定量可靠性加速试验方法和加速试验模型-114检测机构

定量可靠性加速试验方法和加速试验模型

2024/8/6 8:51:50 阅读数：51 立即咨询

加速试验是基于应力累积损伤模型理论，在不改变电子设备失效机理的前提下，通过提高试验应力来缩短试验时间，要求产品在较高的试验应力条件下产生与常规应力条件下同等的累积损伤，即加速后的环境应力(包括应力量值和持续时间)与加速前的环境应力对产品失效的累积影响是等效的，以此来达到快速评价产品的可靠性水平的目的。

一、可靠性加速试验的目的

1、采用加大应力的方法促使产品在短期内达到相同的失效效果，以预测其在正常工作条件或储存条件下的可靠性/寿命；

2、通过加大应力，快速找出产品潜在的设计薄弱环节，提供产品的可靠性/寿命信息，实现产品可靠性提高/寿命延长。

二、加速试验的分类

基于累积损伤模型，试验中获取的相关信息以及产品的使用状态假设,加速试验方法被分成三种类型：

A类(定性加速试验)：用于发现故障模式和(或)故障现象；

B类(定量加速试验)：用于预计产品正常使用时的失效分布；

C类(定量时间和事件压缩试验)：用于预计产品正常使用时的失效分布。

注：其中B类和C类加速试验方法可以使试验时间缩短。B类加速试验需基于某一特定的失效机理,通常情况下，可应用于产品的寿命加速。针对C类加速试验方法需要在试验前对其使用方式进行研究并对其具体的使用条件进行假设，可应用于失效率加速。

三、定量加速试验方法

定量加速试验是使用应力累积损伤方法确定产品预期寿命期的可靠性水平。产品预期损伤值与其使用时要求值之间的必要裕度决定了产品的可靠性水平。该类定量加速试验在比产品预期寿命短得多的时间内实现预期的累积损伤。

定量加速试验使用基于具体失效机理(失效模式)确定的定量加速因子，该加速因子确定了产品在特定试验应力与其使用环境应力下所能经受的时间之间的关系。产品的失效或失效模式分布是通过收集各项加速试验的信息确定的。该试验信息为建立产品的使用寿命模型提供依据，可用于量化各种可靠性指标的加速性。

在这种方式下，可通过在任何预期的应力水平下评估单个失效模式发生的概率或可靠度来评估整个产品的可靠性。如果需要使用其他试验类型(比如可靠性增长试验，可靠性验证试验)来分析数据时，已确定的加速因子可以用于重新计算加速试验中的失效次数以便表征产品在使用环境条件下的失效次数,并用于计算其可靠性。

从该类定量加速试验中获取信息的另一种方式是在特定的环境条件和失效模式下开展试验直至受试样品发生失效。这种方式可以确定合理的产品失效分布及合适的加速因子，可用于计算特定失效模式发生的概率。B类试验的应力水平比产品使用时要求的应力水平高，但低于加速极限试验所施加的应力水平，如图1所示。这个试验应力水平可以处于设计规范规定的应力极限与破坏应力极限之间。该类试验持续时间应足够长，以期引起的累积损伤比产品在寿命期内经受的预期应力而引起的累积损伤大并确保有一定的裕度。这个裕度可以用来确定产品在时间(tL)内的可靠度R(tL)。

可以通过提高比特定使用应力(工作应力、环境应力)高的试验应力来缩短试验时间。试验应力水平产生了与产品预期寿命期内等同的累积损伤效应,但是可以很显著地缩短试验周期。

四、常用的加速模型：

通过在加速应力条件下获得的寿命数据，对数据进行拟合处理，获得加速因子并外推得到预期工作环境条件下的寿命，要进行这样的数据处理，需要根据产品的使用工况（单应力或多应力）建立相应的加速试验模型，例如温度模型、温湿度模型、振动模型、快速温变模型、温湿度-振动模型、高温-振动模型、电应力模型等。

五、如何确定电子设备加速试验方案

1) 确定电子设备试验统计方案和试验剖面，也可以根据电子设备的实际使用场景制定试验剖面；

2) 识别影响电子设备可靠性的主要故障模式，确定关键环境应力，并依据GB/T 34986确定各应力对应的加速模型；

3) 根据电子设备的特点和强化试验结果，确定加速应力的极限应力信息；

4) 根据电子设备加速模型，将常规应力试验剖面转化为等效的当量加速应力剖面，并以此开展加速试验；

5) 根据可靠性累计试验时间与故障统计数，判断电子设备可靠性鉴定试验是否通过，评估MTBF单边置信下限。

六、何时采用可靠性定量加速试验

对于高可靠、长寿命指标要求的产品，定量加速试验可以通过提高比典型应力(环境应力和工作载荷)高的试验应力来缩短产品可靠性指标/寿命验证时间，具有传统试验不可比拟的优势。

七、加速试验依据的检测标准是什么？