為何需要加速退化試驗(yàn)
市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈以及用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性要求的提高,使得當(dāng)前的產(chǎn)品研制面臨巨大的技術(shù)和質(zhì)量壓力?,F(xiàn)代設(shè)計(jì)的產(chǎn)品平均無(wú)故障工作時(shí)間一般超過(guò)1年、10年甚至更久。要評(píng)估這樣高可靠的產(chǎn)品可靠性,在正常使用條件下通過(guò)試驗(yàn)很難驗(yàn)證與評(píng)估。例如,設(shè)計(jì)和搭建一個(gè)通信衛(wèi)星時(shí),往往只有8個(gè)月時(shí)間進(jìn)行組件試驗(yàn),驗(yàn)證其是否滿(mǎn)足10年或者15年的使用要求,按照常規(guī)的試驗(yàn)手段,無(wú)論是時(shí)間上、經(jīng)濟(jì)上還是時(shí)效性,都無(wú)法達(dá)到我們期望的效果。為了提高產(chǎn)品的壽命與可靠性,縮短研制周期、降低研制成本,需要根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)實(shí)施加速壽命、加速退化試驗(yàn)??梢哉J(rèn)為,加速壽命與退化試驗(yàn),是解決高可靠、長(zhǎng)壽命產(chǎn)品的壽命預(yù)測(cè)、可靠性驗(yàn)證評(píng)估難題的重要手段,也是支撐企業(yè)實(shí)施產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)與提升的重要工具。加速壽命與加速退化試驗(yàn),是在保證不改變產(chǎn)品失效機(jī)理的前提下,強(qiáng)化試驗(yàn)條件,使受試產(chǎn)品加速退化/失效,以便在較短時(shí)間內(nèi)獲得必要信息,來(lái)評(píng)估產(chǎn)品在正常條件下的可靠性或壽命指標(biāo)。主要效益:
(1)快速暴露產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)缺陷,幫助用戶(hù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段盡早采取改進(jìn)措施,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可靠性增長(zhǎng)與提升。
(2)預(yù)測(cè)、估計(jì)高可靠產(chǎn)品的壽命與可靠性水平,解決高可靠、長(zhǎng)壽命產(chǎn)品的試驗(yàn)驗(yàn)證問(wèn)題。
(3)分析產(chǎn)品承受的環(huán)境應(yīng)力與產(chǎn)品可靠性關(guān)系、規(guī)律,以便更好指導(dǎo)產(chǎn)品使用、維護(hù)策略的制定。
關(guān)于加速退化試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析模塊
PosVim加速退化試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析模塊,具備從試驗(yàn)計(jì)劃、方案設(shè)計(jì)、方案優(yōu)化與評(píng)估、數(shù)據(jù)采集與處理、模型檢驗(yàn)、壽命分析等一系列流程化的試驗(yàn)管理功能。
其中,試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)包括支持應(yīng)力數(shù)量、應(yīng)力等級(jí)(2級(jí)/3級(jí)/4:2:1策略等)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、試驗(yàn)樣本分配與優(yōu)化,支持應(yīng)力譜方式設(shè)計(jì)試驗(yàn)過(guò)程中的應(yīng)力加載方案。
方案優(yōu)化與評(píng)估,支持加速模型參數(shù)優(yōu)化(D型)、單一使用環(huán)境應(yīng)力下的優(yōu)化(I型)、多個(gè)使用環(huán)境應(yīng)力下的優(yōu)化(O型)三種優(yōu)化模式的試驗(yàn)方案優(yōu)化,支持試驗(yàn)方案的對(duì)比評(píng)估。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與處理,支持批量導(dǎo)入試驗(yàn)數(shù)據(jù),支持word、Excel格式試驗(yàn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,支持散點(diǎn)圖、異常值檢驗(yàn)、偽壽命計(jì)算、分布檢驗(yàn)、分布擬合、加速參數(shù)計(jì)算、壽命計(jì)算功能。
模型檢驗(yàn)支持統(tǒng)計(jì)與擬合優(yōu)度檢驗(yàn)、圖示檢驗(yàn)兩大類(lèi)檢驗(yàn)方法,統(tǒng)計(jì)與擬合優(yōu)度檢驗(yàn)支持W檢(Shapiro – Wilk)、D檢(Kolmogorov – Smirnov)、AD法、Pearson法等10種檢驗(yàn)方法,圖示檢驗(yàn)支持直方圖、Q-Q圖、P-P圖方法。支持指數(shù)、威布爾、對(duì)數(shù)正態(tài)、正態(tài)、gamma分布等10多種分布擬合與參數(shù)估計(jì),可給出估計(jì)值以及參數(shù)相關(guān)性計(jì)算結(jié)果。
壽命分析支持阿侖尼烏斯、艾林、逆冪率等10多種常用加速模型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及參數(shù)估計(jì)。支持單應(yīng)力、雙應(yīng)力、多應(yīng)力下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及壽命分析。支持最小二乘法、極大似然法的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析??捎?jì)算MTBF/壽命的點(diǎn)估計(jì)、區(qū)間估計(jì)值,可給出應(yīng)力-壽命、殘差分析結(jié)果圖。
如何設(shè)計(jì)加速退化試驗(yàn)方案
(1) 選擇PosVim軟件的試驗(yàn)大模塊,選擇左邊產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)需要開(kāi)展加速退化試驗(yàn)的節(jié)點(diǎn),然后點(diǎn)擊加速退化試驗(yàn)ADT方案設(shè)計(jì),進(jìn)入加速壽命試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)界面。
(2) 在彈出的加速退化試驗(yàn)方案管理界面,點(diǎn)擊添加圖標(biāo),添加一條加速退化試驗(yàn)方案記錄(創(chuàng)建時(shí),需要輸入試驗(yàn)方案的編號(hào)、試驗(yàn)方案名稱(chēng))
(3) 選擇添加的試驗(yàn)方案記錄,點(diǎn)擊保存按鈕,打開(kāi)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)向?qū)А?
(4) 可以選擇跟著試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)向?qū)б徊揭徊竭M(jìn)行試驗(yàn)方案設(shè)計(jì),也可以直接關(guān)閉向?qū)?,然后退回主界面進(jìn)行具體的方案設(shè)計(jì)。這里假設(shè)使用試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)向?qū)нM(jìn)行操作。
(5) 打開(kāi)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)向?qū)r(shí),第一步是加速應(yīng)力的選擇。軟件提供了相應(yīng)的設(shè)備的故障機(jī)理、故障模式,以及對(duì)應(yīng)的敏感應(yīng)力庫(kù),可以利用該數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。比如產(chǎn)品類(lèi)別選擇二極管,子類(lèi)選擇穩(wěn)壓二極管,界面將列出這類(lèi)器件的可考慮施加的應(yīng)力。可以直接在列表中選擇其中的一個(gè)應(yīng)力或多個(gè)應(yīng)力,假設(shè)選擇溫度應(yīng)力(電參數(shù)退化機(jī)理對(duì)應(yīng)的溫度應(yīng)力),然后點(diǎn)擊下一步。
(6) 第二步輸入應(yīng)力參數(shù),包括加載方式、應(yīng)力級(jí)別、樣品總數(shù)、測(cè)試方式、截尾方式。以及應(yīng)力的使用應(yīng)力值、最高應(yīng)力值。然后點(diǎn)擊下一步。
(7) 第三步進(jìn)入加速模型的選取。軟件根據(jù)前面所選擇的應(yīng)力,默認(rèn)自動(dòng)選取好了加速模型。當(dāng)然,也可以手工修改加速模型,一般不推薦修改。然后點(diǎn)擊完成,切換回軟件主界面,進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模纯赏瓿沙醪降脑囼?yàn)方案設(shè)計(jì)。
如何錄入加速退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)
(1) 在已經(jīng)打開(kāi)的試驗(yàn)方案界面,點(diǎn)擊工具欄上的“試驗(yàn)數(shù)據(jù)“圖標(biāo),即可打開(kāi)新建試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理界面。或者通過(guò)點(diǎn)擊菜單欄的圖標(biāo)”ADT試驗(yàn)數(shù)據(jù)“,彈出新建試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理界面。
(2) 輸入試驗(yàn)數(shù)據(jù)集的名稱(chēng)。后續(xù)的分析,都是以試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的。不同的試驗(yàn)數(shù)據(jù)集,對(duì)應(yīng)不同的分析。
(3) 輸入試驗(yàn)數(shù)據(jù)集名稱(chēng),點(diǎn)擊保存后,切換到加速退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理界面。
(4) 在應(yīng)力類(lèi)型列表中,選擇加速壽命試驗(yàn)過(guò)程中所施加的試驗(yàn)應(yīng)力。并且在右邊的測(cè)試參數(shù)列表,輸入測(cè)量的參數(shù)、閾值、閾值類(lèi)型等
(5) 在應(yīng)力值列表中,對(duì)應(yīng)上面選擇的每一個(gè)應(yīng)力,輸入試驗(yàn)過(guò)程中每個(gè)應(yīng)力下的樣品總數(shù)、截止時(shí)間。
(6) 在故障數(shù)據(jù)窗口,可以手工逐個(gè)添加試驗(yàn)記錄。也可以通過(guò)excel格式批量導(dǎo)入。導(dǎo)入的excel格式見(jiàn)安裝目錄下的template文件夾下的ALT、ADT文件。至此,即可完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的錄入。
如何對(duì)加速退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、評(píng)估,如何獲得MTBF和壽命值
(1) 當(dāng)錄入了加速退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)后,點(diǎn)擊軟件菜單欄上方的ADT數(shù)據(jù)分析圖標(biāo),打開(kāi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析窗口。
(2) 新建一個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析記錄,然后選擇對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集。雙擊該記錄或者點(diǎn)擊工具欄的打開(kāi)圖標(biāo),即可打開(kāi)。
(3) 打開(kāi)后,軟件自動(dòng)完成了包括異常值檢驗(yàn)、散點(diǎn)圖分析、偽壽命計(jì)算、分布檢驗(yàn)、分布擬合、加速參數(shù)計(jì)算、壽命計(jì)算等工作。如果需要查看或者調(diào)整計(jì)算過(guò)程的參數(shù),可以分別選擇上述窗口,然后進(jìn)行參數(shù)調(diào)整,點(diǎn)擊工具欄上方的計(jì)算按鈕,重新計(jì)算即可得到新的計(jì)算結(jié)果。