Ускоренное испытание на срок службы - это процесс тестирования продукта путем воздействия на него условий ( напряжение , деформация , температура, напряжение, скорость вибрации, давление и т. Д.), Превышающих его нормальные рабочие параметры, с целью выявления неисправностей и потенциальных режимов отказа в короткое время. [1] [2] Анализируя реакцию продукта на такие тесты, инженеры могут делать прогнозы относительно срока службы и интервалов технического обслуживания продукта. [3] [4]
В полимерах испытание может проводиться при повышенных температурах, чтобы получить результат за более короткое время, чем при температуре окружающей среды. Многие механические свойства полимеров зависят от времени и температуры по типу Аррениуса (например, ползучесть, релаксация напряжений и свойства при растяжении). Если проводить короткие испытания при повышенных температурах, эти данные можно использовать для экстраполяции поведения полимера при комнатной температуре, избегая необходимости проводить длительные и, следовательно, дорогостоящие испытания.
Цель
ALT в основном используется для ускорения тестов. Это особенно полезно в нескольких случаях:
- Низкий уровень отказов - тестирование даже очень большого образца в нормальных условиях приведет к небольшому количеству отказов или их отсутствии за разумное время.
- Высокая долговечность - изделие должно быть надежным в течение гораздо большего времени, чем может быть разумно испытано в нормальных условиях.
- Высокий износ - основная причина отказа происходит в течение длительного периода времени. [5]
Например, проверка надежности цепей, которые должны длиться годами в условиях эксплуатации (высокая долговечность), должна дать результаты за гораздо более короткое время. Если в ходе испытания было необходимо оценить, как часто необходимо заменять цепи, то также применима категория с низким уровнем отказов. Кроме того, если схемы изнашиваются в результате постепенного использования, а не экстремального использования (например, сильного внезапного удара), будет задействована категория износа. Если внезапный электрошок был основной причиной отказа, может быть более подходящим испытание на жизнь с ускорением .
Настройка теста
При разработке теста необходимо учитывать, какие факторы влияют на тестовый объект, что вы уже знаете о поведении тестового объекта и что хотите узнать из теста.
Условия испытаний
Должны быть задействованы все факторы, которые, как считается, влияют на объект тестирования, и испытания должны проводиться на различных уровнях каждого фактора. Более высокие уровни стресса ускорят испытание, однако причину сбоя или другую измеряемую реакцию изменять нельзя. Например, плавление компонентов в цепи изменит причину отказа цепи. Увеличение количества тестов или количества тестовых объектов в каждом тесте обычно увеличивает точность определения поведения тестового объекта в рабочих условиях.
Выбор модели
Модель - это уравнение, которое точно связывает характеристики тестового объекта с уровнями нагрузки на него. Это можно назвать моделью ускорения с любыми константами, называемыми коэффициентами ускорения. [6] Модель ускорения обычно связана с типами испытываемых материалов или компонентов. Несколько уравнений, используемых для моделей ускорения: Аррениуса для высокотемпературной усталости, Эйринга для температуры и влажности и модели Блаттау для температурных циклов.
Когда модель известна заранее, тест должен только определить параметры для модели, однако необходимо убедиться, что используемая модель была хорошо проверена. Установленные модели должны показывать соответствие между экстраполяциями ускоренных данных и наблюдаемых данных по ряду факторов стресса. [7]
Когда соответствующая модель заранее неизвестна или существует несколько принятых моделей, тест должен оценить, какая модель подходит лучше всего, исходя из контекста теста и результатов тестирования. Даже если две модели одинаково хорошо соответствуют данным при высоких напряжениях, они могут различаться на порядки при более низких напряжениях. [8] К этому вопросу можно подойти, проведя больше испытаний в большем диапазоне нагрузок, однако причина отказа должна оставаться неизменной. Возможный предэкспериментальный подход для минимизации этого заключается в том, чтобы оценить, какие данные вы ожидаете от тестирования, сопоставить модель с данными и определить, сможет ли кто-то сделать надежные выводы, если все пойдет так, как ожидалось. [9]
Факторы ускорения
Вывод из результатов ускоренного испытания на долговечность требует возможности соотнести реакцию объекта испытаний (срок службы, коррозия , эффективность и т. Д.) С уровнями приложенных факторов напряжения с течением времени.
То, как человек влияет на влияние времени, во многом зависит от того, что он измеряет. Например, тест , который измеряет продолжительность жизни может смотреть только на среднее время до отказа объектов теста, или он может попытаться соответствовать на статистическое распределение к данным. Это обычно называется распределением срока службы, функция плотности вероятности которого представляет собой долю продуктов, вышедших из строя в данный момент. [10] Несколько распределений для этой цели - экспоненциальное , Вейбулловское , логнормальное и гамма- распределение. [11] В любом случае параметры будут связаны с испытуемыми и уровнями тестируемых стрессовых факторов.
В качестве упрощенного примера рассмотрим тестовый объект с распределением срока службы, примерно соответствующим нормальному распределению. Испытания при различных уровнях напряжения дадут разные значения среднего и стандартного отклонения распределения. (его параметры) Затем можно использовать известную модель или попытаться подобрать модель, чтобы связать, как каждый фактор напряжения влияет на параметры распределения. Это соотношение затем будет использоваться для оценки распределения срока службы в условиях эксплуатации.
Ступенчатый стресс-ускоренный жизненный тест
Ступенчатое напряжение ALT - это вариант ALT, при котором компонент тестируется на нескольких уровнях нагрузки, один за другим. Компоненты, выдержавшие одно испытание, немедленно подвергаются следующему. Они широко моделируются в предположении, что выживаемость продукта зависит только от текущего уровня стресса и от того, сколько испытуемых потерпели неудачу на данный момент. [12] Ступенчатое напряжение ALT может увеличиваться от низкого к высокому, от высокого к низкому или через сочетание уровней. Ступенчатый стресс-тест ALT, который заинтересован в экстраполяции распределения срока службы на постоянные условия эксплуатации, должен иметь возможность связать распределение срока службы, наблюдаемое при изменяющихся напряжениях, с одним из постоянных напряжений. [13]
Смотрите также
Рекомендации
- Перейти ↑ Nelson, W. (1980). «Ускоренное тестирование срока службы - модели ступенчатого стресса и анализ данных». IEEE Transactions по надежности (2): 103. DOI : 10,1109 / TR.1980.5220742 .
- ^ Спенсер, FW (1991). «Статистические методы ускоренного тестирования жизни». Технометрика . 33 (3): 360–362. DOI : 10.1080 / 00401706.1991.10484846 .
- ^ Donahoe, D .; Чжао, К .; Мюррей, S .; Рэй, RM (2008). «Ускоренное испытание жизни». Энциклопедия количественного анализа и оценки рисков . DOI : 10.1002 / 9780470061596.risk0452 . ISBN 9780470035498.
- ^ Эльсайед, EA (2003). «Ускоренное испытание жизни». Справочник по проектированию надежности . С. 415–428. DOI : 10.1007 / 1-85233-841-5_22 . ISBN 978-1-85233-453-6.
- ^ Разработка плана тестирования: как это сделать, Г. Шарон, 19 ноября 2015 г., https://www.dfrsolutions.com/resources/test-plan-development-how-to-do-it
- ^ Факторы ускорения температуры и влажности на срок службы MLV, Дж. Касвелл, https://www.dfrsolutions.com/hubfs/Resources/services/Temperature-and-Humidity-Acceleration-Factors-on-MLV-Lifetime.pdf?t= 1514473946162
- ^ Herrmann, W .; Богданский, Н. (01.06.2011). «Воздействие атмосферных воздействий на фотоэлектрические модули № x2014; Воздействие различных климатических условий и сравнение с ускоренными лабораторными испытаниями». 2011 37-я конференция специалистов по фотоэлектрической технике (PVSC) IEEE: 002305–002311. DOI : 10,1109 / PVSC.2011.6186415 . ISBN 978-1-4244-9965-6.
- ^ Соренсен, Роб (28 мая 2010 г.). «Ускоренное тестирование жизни» (PDF) . Сандийские национальные лаборатории . Проверено 20 октября 2015 года .
- ^ «8.3.1.4. Ускоренные ресурсные испытания» . www.itl.nist.gov . Проверено 20 октября 2015 .
- ^ Шривастава, PW; Шукла, Р. (01.09.2008). «Логистическая модель ступенчатого напряжения». Транзакции IEEE о надежности . 57 (3): 431–434. DOI : 10.1109 / TR.2008.928182 . ISSN 0018-9529 .[ мертвая ссылка ]
- ^ «8.1.6. Какие основные модели распределения срока службы используются для неремонтопригодных групп населения?» . www.itl.nist.gov . Проверено 20 октября 2015 .
- ^ Ван, Жунхуа; Ша, Найджун; Гу, Пекин; Сюй, Сяолин (01.06.2012). «Сравнительный анализ эффективности для ускоренных нагрузочных испытаний с понижением и повышением нагрузки». Транзакции IEEE о надежности . 61 (2): 590–603. DOI : 10.1109 / TR.2012.2182816 . ISSN 0018-9529 .
- ^ Нельсон, Уэйн (1980-06-01). «Ускоренное тестирование срока службы - модели ступенчатого стресса и анализ данных». Транзакции IEEE о надежности . Р-29 (2): 103–108. DOI : 10.1109 / TR.1980.5220742 . ISSN 0018-9529 .[ мертвая ссылка ]