可靠性测定试验

可靠性测定试验就是通过寿命试验摸清产品故障的统计规律，给出产品寿命分布类型和各种可靠性特征量，如平均寿命、可靠寿命和故障率等。可靠性测定试验是理解和实施可靠性鉴定试验和可靠性验收试验的基础。在事先没有规定可靠性指标时，也可以通过可靠性测定试验测定产品的可靠性特征量。

按照料试验目的，测定试验可分为以下两类：

（1）储存寿命试验。它是在规定的环境条件下，产品处于非工作状态的存储试验，其目的是为了了解产品在特定环境下储存的可靠性，如鱼雷、水雷、炮弹的储存寿命试验。

（2）工作寿命试验。它是在规定的正常或近似正常工作条件下，产品处于工作状态的试验，其目的是为了了解产品在工作条件下的可靠性，如主电缆、动力机械的工作寿命试验。

按外界施加的应力大小，测定试验可分为以下两类：

（1）正常应力寿命试验。试验的外界条件（广义的应力）近似于实际使用的水平或技术标准中的额定水平，常称为寿命试验。

（2）加速应力寿命试验。试验的外界应力超过正常应力，其目的是缩短试验时间，也称为加速寿命试验。

加速寿命试验还可以分为以下三类：

（1）恒定应力加速寿命试验。它是将受试样品分成几组，分别固定在一定的应力水平下进行的试验。各应力水平均高于正常工作应力水平。试验做到各组样品中均有一定数量的样品故障为止。

（2）步进应力加速寿命试验。开始时所有样品处于同一应力水平，经过一段时间后，提高应力至另一水平，再经过一段时间后，再提高应力至另一水平。如此继续下去，直到有一定数量样品发生故障为止。

（3）序进应力加速寿命试验。开始时所有样品处于同一应力水平下，然后将应力水平随时间等速上升，直到有一定数量的样品发生故障为止。

对于许多产品来讲，正常应力的加速寿命试验往往耗时过长，甚至是不现实的。而加速寿命试验则可明显减少试验时间，是其明显优点。加速寿命试验是一种很有前途的试验方法。目前应用较广的是恒定应力加速寿命试验，步进应力加速寿命试验也有应用，而序进应力加速寿命试验目前很少采用。

按试验数据特点，测定试验可以分为以下两类：

（1）完全寿命试验。试验进行到投试样品全部发生故障为止。它可以获得较完整的数据。统计分析方法较简单，结果较可信，但常常持续时间很长，花费人力、物力、财力较大，有时甚至难以实现。

（2）截尾寿命试验。试验只要进行到部分样品发生故障为止。它只能得到部分的数据。但只要选择好统计方法，仍能得到较可信的结果。

截尾寿命试验按其截尾方式，又可分为若干类。典型的两类如下：

（1）定数截尾试验进行到故障数达到预先规定数时为止。

（2）定时截尾试验进行到预先规定的试验时间为止。

在可靠性寿命试验中，一般采用截尾寿命试验方式。

试验数据的统计分析应尽可能采用国家标准和国家军用标准规定的方法。如果没有这样的标准，也要尽可能选用公认合理的方法。这里不打算也不可能详尽阐述所有的试验数据统计方法，而只是简单给出下面的一个结果。

已知产品寿命服从指数分布。随机抽取n个产品进行无替换的截尾寿命试验，有r个产品发生故障，若进行定数截尾试验，可得到r个产品故障发生时间为

t1≤t2≤…≤tr

若进行定时截尾试验，可得到r个产品的故障发生时间为

t1≤t2≤…≤tr≤t0

式中，t0为预先规定的截尾时间。

采用极大似然估计方法，可以得到故障率λ和平均寿命μ的统计分析结果（见表14-3和表14-4）。

表14-3 故障率λ的极大似然估计与区间估计

表14-4 平均寿命μ的极大似然估计与区间估计

对于可靠性测定试验，应当注意以下几点：

（1）要得到较精确的结果，一般需要投入较多的试验样品；增加试验时间，但却需要较多的人力、物力和财力。所以应当在两者之间进行权衡。

（2）在进行寿命试验之前，必须进行详细的试验方案设计，应当考虑以下因素：

①明确寿命试验目的；

②试验对象应当是具有代表性的产品；

③试验条件应当近似于实际使用环境，要施加和控制有典型意义的应力；

④确定应当测量的参数；

⑤采用连续测试还是间隔测试；

⑥明确故障判据；

⑦确定停止试验的方式和时间；

⑧对故障进行故障物理分析。

（3）在组织恒定应力加速寿命试验时，应当考虑：

①应选择对主要的故障机理起促进作用的应力，该应力应易于控制，并且有反映应力与产品寿命间关系的加速寿命方程。

②加速应力水平的个数不少于4个，其最小应力水平应尽量接近正常应力水平，而最高应力水平应在不改变其故障机理的前提下尽可能高一些。

③各组样品个数均不少于5个，最大应力组和最小应力组的样品个数应最多。

④测定试验中出现的故障，应加入故障报告、分析和纠正措施系统，以促进产品可靠性的增长。