可靠性測(cè)試培訓(xùn)資料

可靠性測(cè)試基礎(chǔ)

部門(mén)：測(cè)試部作者：白志龍日期：2011.10.22可靠性測(cè)試的重要性電子產(chǎn)品的復(fù)雜程度在不斷增加。電子設(shè)備的使用環(huán)境日益嚴(yán)酷電子設(shè)備的裝置密度不斷增加人們對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越嚴(yán)可靠性的意義1）高可靠性產(chǎn)品是滿足現(xiàn)代技術(shù)和生產(chǎn)的需要。2）高可靠性產(chǎn)品可獲得高的經(jīng)濟(jì)效益。3）高可靠性產(chǎn)品，才有高的競(jìng)爭(zhēng)能力。產(chǎn)品的可靠性是指：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的功能的能力?？煽啃允钱a(chǎn)品的一種動(dòng)態(tài)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可靠性基本概念

產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的功能的能力?！耙?guī)定條件”包括使用時(shí)的環(huán)境條件和工作條件“規(guī)定時(shí)間”是指產(chǎn)品規(guī)定了的任務(wù)時(shí)間,也可以是次數(shù)或里程“規(guī)定功能”是指產(chǎn)品規(guī)定了的必須具備的功能及其技術(shù)指標(biāo)可靠性要素可靠性包含了設(shè)計(jì)可靠性,耐久性、可維修性

可靠性試驗(yàn)的目的是了解故障模式和故障率有關(guān)的數(shù)值和趨勢(shì)?？煽啃灾笜?biāo)可靠度R（t）：產(chǎn)品在規(guī)定條件下使用時(shí)間t后,還能完成規(guī)定功能的概率.

由上式可看出0≤R(t)≤1,因此R(t)越接近于1,產(chǎn)品的可靠度越高.

由于大部分的產(chǎn)品其失效分布為指數(shù)形式,在指數(shù)分布情況下,可靠度R(t)的計(jì)算公式為

R=e-λt

可靠性指標(biāo)不可靠度F(t)：它是產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品失效的概率。

可靠性指標(biāo)失效率曲線(浴盆曲線):產(chǎn)品的失效率隨工作時(shí)間的變化具有不同的特點(diǎn),根據(jù)長(zhǎng)期以來(lái)的理論研究和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)多數(shù)設(shè)備失效率曲線形成浴盆的剖面.

可靠性指標(biāo)第I部份是早期失效階段。失效率從一個(gè)很高的指標(biāo)迅速下降；主要是由于制造工藝缺陷和設(shè)計(jì)缺陷暴露產(chǎn)生，例如原材料缺陷引起絕緣不良，焊接缺陷引起虛焊，裝配和調(diào)整不當(dāng)引起參數(shù)漂移，元器件缺陷引起性能失效等。早期失效可通過(guò)加強(qiáng)原材料和元器件的檢驗(yàn)、工藝檢驗(yàn)、不同級(jí)別的環(huán)境應(yīng)力篩選等嚴(yán)格的質(zhì)量管理措施加以暴露和排除。第II部份是中期穩(wěn)定階段。失效率穩(wěn)定在一個(gè)較低水平,且可近似為常數(shù),產(chǎn)品可靠性指標(biāo)所描述的就是這個(gè)時(shí)期；從物理意義上理解，當(dāng)少數(shù)產(chǎn)品的明顯缺陷顯露出來(lái)后，剩下的就是正常的產(chǎn)品，這部份產(chǎn)品可以較穩(wěn)定、持久地工作，所以失效率也穩(wěn)定在一個(gè)較低水平

.第III部份是后期失效階段；這段時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品的失效率迅速上升；從物理意義上理解，到了后期，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的工作、磨損、老化，慢慢接近壽命終點(diǎn)，隨著時(shí)間的增加（Tmax以內(nèi)），到達(dá)壽命終點(diǎn)的產(chǎn)品越來(lái)越多，失效率也就隨之上升

什么是好的產(chǎn)品不發(fā)生故障，容易使用即使進(jìn)行了錯(cuò)誤操作也不會(huì)發(fā)生問(wèn)題發(fā)生故障也容易糾正即使發(fā)生故障也不會(huì)產(chǎn)生二次損壞

那個(gè)好？1.經(jīng)常出故障很快就能修好2.偶爾發(fā)生故障但花費(fèi)，時(shí)間方面令人頭痛故障和損壞的關(guān)系因故障失去功能沒(méi)有損壞也失去功能部分損壞但不失去功能暫時(shí)異常維修后可恢復(fù)所以故障不一定是損壞，但損壞一定有故障故障及其后果所謂故障就是產(chǎn)品失去了功能，如果出現(xiàn)故障會(huì)有什么后果？1.失去功能，材料報(bào)廢，造成二次損害2.無(wú)法停止工作造成的危險(xiǎn)，傷害到人身3.修理的時(shí)間，花費(fèi)，人力，配件，有的還要拿到維修點(diǎn)去拆裝，拆裝引起的其他故障無(wú)法修等，造成的壽命終結(jié)。質(zhì)量和可靠性關(guān)系質(zhì)量（Quality）就是產(chǎn)品性能的測(cè)量，指一個(gè)產(chǎn)品是否合乎規(guī)格（SPEC）的要求，是否符合各項(xiàng)性能指標(biāo)的問(wèn)題?？煽啃裕≧eliability）則是對(duì)產(chǎn)品耐久力的測(cè)量，指一個(gè)產(chǎn)品生命周期有多長(zhǎng)。質(zhì)量（Quality）解決的是現(xiàn)階段的問(wèn)題，可靠性（Reliability）解決的是一段時(shí)間以后的問(wèn)題。質(zhì)量是現(xiàn)階段目前的事情，表現(xiàn)為測(cè)試不能達(dá)到我們要求的規(guī)范?？煽啃允菍?lái)時(shí)態(tài)，表現(xiàn)為能可靠的用多久的問(wèn)題。是一個(gè)比較泛概念，是指產(chǎn)品的特性滿足我們對(duì)這產(chǎn)品的要求的程度。為什么要做可靠性試驗(yàn)可靠性試驗(yàn)條件下的數(shù)據(jù)可以得到控制，它能夠提供非常詳細(xì)的可靠性數(shù)據(jù)。一個(gè)合適的早期研發(fā)階段系列測(cè)試能夠?yàn)榭煽啃栽鲩L(zhǎng)計(jì)劃的執(zhí)行提供有效數(shù)據(jù)支持。對(duì)于時(shí)間計(jì)劃、項(xiàng)目的成本等等同樣可以作為參考依據(jù)。另外這些信息對(duì)于規(guī)劃未來(lái)產(chǎn)品的循環(huán)發(fā)展同樣有用。

可靠性試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段:(B階段)進(jìn)行可靠性調(diào)查、分析和評(píng)價(jià)的一種手段，試驗(yàn)結(jié)果為故障分析、研究采取的糾正措施以及判斷產(chǎn)品是否達(dá)到指標(biāo)要求提供依據(jù)；可靠性試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品在使用階段:(C階段)為驗(yàn)證產(chǎn)品在制造完成后從存放、運(yùn)輸?shù)绞褂眠^(guò)程中的有效性及壽命。各種使用環(huán)境或使用狀態(tài)的變化后可能出現(xiàn)的故障的試驗(yàn)。這些試驗(yàn)通常能反映出被檢驗(yàn)產(chǎn)品抵抗這些變化的可靠性程度。

產(chǎn)品為什么會(huì)失效產(chǎn)品失效原因很多：

1.環(huán)境因素

2.設(shè)計(jì)可能先天不足。

3.制造中所用原材料、零部件的未知因素。

4.產(chǎn)品處于應(yīng)力狀態(tài)，超過(guò)本身強(qiáng)度就會(huì)失效。

5.用戶一些“特殊的”使用方式。疲勞損壞及過(guò)程材料在受到交變應(yīng)力的破壞下，習(xí)慣上稱(chēng)為疲勞破壞，疲勞損壞機(jī)理是循環(huán)應(yīng)力傳至機(jī)構(gòu)體邊界的能量所造成的裂紋，裂紋沿著這些弱點(diǎn)的線擴(kuò)展，起到應(yīng)力集中器的作用。1.測(cè)試材料在受力后會(huì)隨力成比例的延展（這個(gè)過(guò)程屬于彈性區(qū)）2.受力加大，材料會(huì)更加快速的延展（這個(gè)過(guò)程是塑性區(qū)）3.隨后是頸縮（隨著塑性應(yīng)變的增大，受力面積減小，應(yīng)力上下波動(dòng)，斷裂前的征兆）4.最后是斷裂。疲勞破壞的特點(diǎn)：斷裂發(fā)生要經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)數(shù)，破壞呈脆性斷裂，斷開(kāi)分區(qū)明顯。主要影響因素有高溫，腐蝕，應(yīng)力集中，材料強(qiáng)度，組織結(jié)構(gòu)，夾雜物，載荷條件，加工處理?xiàng)l件等如何抗疲勞了解材料疲勞性知識(shí)，或通過(guò)試驗(yàn)獲得注意應(yīng)力的集中區(qū)，螺釘孔，固定處，交匯點(diǎn)，邊角，凸緣處按故障安全來(lái)設(shè)計(jì)，即載荷由其他部分來(lái)承受或減少疲勞失效影響使用防護(hù)技術(shù)增加韌性，增加倒角，減少尖端的應(yīng)力強(qiáng)度的定義和區(qū)分材料或構(gòu)件承受外力時(shí)，抵抗塑性變形或破壞的能力稱(chēng)強(qiáng)度。

強(qiáng)度是指材料承受外力而不被破壞(不可恢復(fù)的變形也屬被破壞)的能力.根據(jù)受力種類(lèi)的不同分為以下幾種:

(1)抗壓強(qiáng)度--材料承受壓力的能力。

(2)抗拉強(qiáng)度--材料承受拉力的能力。

(3)抗彎強(qiáng)度--材料對(duì)致彎外力的承受能力。

(4)抗剪強(qiáng)度--材料承受剪切力的能力。

可靠性試驗(yàn)要做什么1.理解用戶的需求

2.理解為達(dá)到目的要做什么3.了解產(chǎn)品的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)4.知道目標(biāo)和現(xiàn)實(shí)的差距5.改進(jìn)方針6.改進(jìn)（工藝，產(chǎn)品等）設(shè)計(jì)及質(zhì)量管理7.確認(rèn)工作結(jié)果有無(wú)達(dá)到目標(biāo)及有無(wú)副作用試驗(yàn)的目的：保證和提高產(chǎn)品的必要手段考核產(chǎn)品在不同環(huán)境條件下的適應(yīng)性和耐受性對(duì)新的材料、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝作出評(píng)價(jià)暴露設(shè)計(jì)階段和用戶使用階段的故障因素排除早期失效提高產(chǎn)品質(zhì)量研究產(chǎn)品的失效分布規(guī)律為可靠性的管理提出有效依據(jù)試驗(yàn)的分類(lèi)環(huán)境試驗(yàn)壽命試驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)考察產(chǎn)品在各種環(huán)境（溫度、振動(dòng)、離心、鹽霧等）條件下的適應(yīng)能力，是評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性的重要的試驗(yàn)方法之一研究產(chǎn)品壽命特征的方法，在于了解產(chǎn)品的壽命特征量，失效規(guī)律，失效率，可靠壽命及可能出現(xiàn)的失效模式，對(duì)產(chǎn)品的可靠性水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，并通過(guò)反饋來(lái)提高產(chǎn)品的可靠性在靜力、動(dòng)力等各種荷載和溫度變化、位移等因素作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以及結(jié)構(gòu)的組成規(guī)則。驗(yàn)證電子產(chǎn)品外殼、內(nèi)部架構(gòu)等抵抗外力的保護(hù)性設(shè)計(jì)為了確認(rèn)產(chǎn)品在不同的環(huán)境應(yīng)力下正常工作，國(guó)標(biāo)、行標(biāo)都要求產(chǎn)品模擬環(huán)境方法進(jìn)行一些測(cè)試項(xiàng)目。高溫、低溫測(cè)試高低溫交變測(cè)試（溫度循環(huán)、溫度沖擊）機(jī)械振動(dòng)測(cè)試機(jī)械沖擊測(cè)試跌落、碰撞測(cè)試開(kāi)關(guān)電測(cè)試扭力測(cè)試高空測(cè)試噪音測(cè)試鹽霧測(cè)試淋雨測(cè)試塵沙測(cè)試等外界環(huán)境影響的因素我國(guó)幅員遼闊，從寒帶到亞熱帶，從高原到平川，各種特殊環(huán)境都有1.由砂塵帶來(lái)的危害2.由高低溫帶來(lái)的危害3.由海拔帶來(lái)的危害4.酸雨帶來(lái)的危害高低溫影響高溫導(dǎo)致電氣和電子元器件的損傷或工作不正確.所有的輔料都有一個(gè)膨脹系數(shù)，如果兩個(gè)不同膨脹系數(shù)的零部件受到不同溫度影響就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力和高溫長(zhǎng)時(shí)間工作相比，重復(fù)的溫變帶來(lái)的損傷更大。高溫條件下試件的影響

a.填充物和密封條軟化或融化；

b.潤(rùn)滑劑粘度降低，揮發(fā)加快，潤(rùn)滑作用減??；

c.電子電路穩(wěn)定性下降，絕緣損壞；

d.加速高分子材料和絕緣材料老化，包括氧化、開(kāi)裂、化學(xué)反應(yīng)等；

e.材料膨脹造成機(jī)械應(yīng)力增大或磨損增大。

低溫條件下試件的影響

a.使材料發(fā)硬變脆，玻璃制品和光學(xué)裝備破裂；

b.潤(rùn)滑劑粘度增加，流動(dòng)能力降低，潤(rùn)滑作用減?。?/p>

c.電子元器件性能發(fā)生變化；

d.水冷凝結(jié)冰；

e.密封件失效；

f.材料收縮分離造成機(jī)械結(jié)構(gòu)變化。濕度對(duì)產(chǎn)品的影響

a.

絕緣材料性能的退化

b.

電性短路

c.

金屬材料的氧化腐蝕

d.

活動(dòng)機(jī)件由于腐蝕及潤(rùn)滑劑污濁造成卡死

e.

電子組件的退化,參數(shù)漂移

冷熱沖擊

熱沖擊試驗(yàn)的方法：將試樣置于溫度沖擊試驗(yàn)箱，以-30℃到+60℃的范圍設(shè)置好溫度，按規(guī)定的保持時(shí)間，連續(xù)進(jìn)行多次循環(huán)試驗(yàn)。檢查：連續(xù)多次溫度沖擊結(jié)束后，從高溫狀態(tài)下取出，在正常大氣壓的室溫下放置不少于一段時(shí)間后進(jìn)行檢查。

檢查產(chǎn)品外觀，縫隙，液晶屏的顯示，功能等

振動(dòng)當(dāng)在一個(gè)觀察點(diǎn)的某個(gè)質(zhì)點(diǎn)（包括固體的、液體的和氣體的）離開(kāi)其平衡位置作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就產(chǎn)生了振動(dòng)。若從空間來(lái)看。振動(dòng)過(guò)程向空間傳播，即產(chǎn)生了波動(dòng)。振動(dòng)有三個(gè)要素，周期（頻率）、振幅和阻尼，考慮波動(dòng)現(xiàn)象，還包括波速或波長(zhǎng)。DeterministicsignalsDeterministicsignalsandHarmonicsHarmonicsRandomsignalTimesignaldescriptors振動(dòng)常用公式及單位振動(dòng)設(shè)備的組成振動(dòng)產(chǎn)生的問(wèn)題振動(dòng)試驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)哪些問(wèn)題？一、結(jié)合物的松脫。二、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。三、保護(hù)材料的磨損。四、零部件的破損。五、電子組件的接觸不良。六、電路短路及斷續(xù)不穩(wěn)。七、各零件之標(biāo)準(zhǔn)值偏移。八、提早將不良件篩檢。九、找尋零件、結(jié)構(gòu)、包裝與運(yùn)送過(guò)程間之共振關(guān)系。

振動(dòng)試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

a.設(shè)計(jì)時(shí)，可分析破壞點(diǎn)、易不良點(diǎn)

b.生產(chǎn)時(shí)，可以使產(chǎn)品不良率早發(fā)現(xiàn)及早分析每一批產(chǎn)品所產(chǎn)生的不同點(diǎn)和不良點(diǎn)

c.耐久測(cè)量，讓產(chǎn)品耐久使用、使不耐久的組件提早改進(jìn)，公司品牌口碑即會(huì)更好。振動(dòng)測(cè)試的意義在于確認(rèn)產(chǎn)品的可靠度以及提前將不良品在出廠前篩檢出，并評(píng)估其不良品的失效分析以期成為一個(gè)高水準(zhǔn)、高信賴(lài)度的產(chǎn)品。

沖擊機(jī)械沖擊是指機(jī)械系統(tǒng)或其中的一部分受到突然、急劇、非周期性的激勵(lì)時(shí)，發(fā)生的時(shí)間快于系統(tǒng)固有振動(dòng)周期的狀態(tài)的一個(gè)驟然變化。模擬日常搬運(yùn)和非正常操作，用來(lái)判定材料質(zhì)量，評(píng)估材料脆性趨勢(shì)的指標(biāo)。反應(yīng)的是材料的塑性。機(jī)構(gòu)物的材料是脆性的，當(dāng)加上過(guò)大的沖擊載荷時(shí)，不經(jīng)過(guò)延伸彎曲等可視的變形而在一擊之下發(fā)生斷裂，如果產(chǎn)品的某個(gè)部分區(qū)域的結(jié)構(gòu)過(guò)于集中，破壞就更容易發(fā)生，產(chǎn)生故障的性質(zhì)是惡劣的，損壞的強(qiáng)大非常大，且不可修復(fù)。沖擊產(chǎn)生的影響表現(xiàn)形式主要有1.產(chǎn)品某個(gè)部分會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中而破壞。2.緩沖結(jié)構(gòu)功能劣化后在某一時(shí)間內(nèi)被破壞。3.塑性變形的積累，不久會(huì)發(fā)生動(dòng)作發(fā)澀的現(xiàn)象4.粘接的部件，由于沖擊照成脫落而損壞。5.可滑動(dòng)部件，當(dāng)沖擊力很大時(shí)，導(dǎo)致起固定作用的臨時(shí)設(shè)施失效而發(fā)生滑動(dòng)，引起碰撞而損壞。

消除與降低沖擊產(chǎn)生的噪聲和其他影響的措施主要有：①選擇系統(tǒng)的剛度，提高固有頻率②適當(dāng)增加阻尼③采取隔振措施④合理設(shè)計(jì)沖擊部位的形狀，以延長(zhǎng)沖擊作用時(shí)間碰撞和沖擊一樣，也是能量激勵(lì)，不同的是能量較弱且多次重復(fù)沖擊影響的因素主要的決定因素：材料的選擇易誘發(fā)破壞性應(yīng)力的集中結(jié)構(gòu)緩沖機(jī)構(gòu)的功能不完善等以人為本的設(shè)計(jì)理念融入到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)當(dāng)中，設(shè)計(jì)更加關(guān)注人的安全和感官振動(dòng)"和"沖擊"的區(qū)別:振動(dòng)通常是持續(xù)不斷的,而沖擊應(yīng)該是一次一次的.可以是很多次,

振動(dòng)是產(chǎn)品在使用和運(yùn)輸過(guò)程中常遇到的環(huán)境.由于車(chē)輛的速度,路況,車(chē)輛的負(fù)荷不同,振動(dòng)的頻率和振幅也不同.汽車(chē)火車(chē)運(yùn)行的振動(dòng)加速度一般小于5.6g,坦克可以有10g.飛機(jī)有20g.頻率一般在500HZ以下.

振動(dòng)的位移用y表示,加速度用a表示.y=Asinwt

a=y''=-Awwsinwt.g=9.8m/s平方,就是重力加速度.w=2*3.14*f

f是頻率.w是角速度.

沖擊是模擬碰撞,跌落等環(huán)境的,是外界條件突然改變引起結(jié)構(gòu)狀態(tài)的改變,就是時(shí)間短,沖擊力大的作用力.鐵路公路運(yùn)輸中的沖擊加速度一般為7到10個(gè)g.火車(chē)剎車(chē),連接瞬間速度不同可以有25個(gè)g.沖擊加速度的大小反映沖擊力的大小.相同時(shí)間,沖擊力越大,對(duì)產(chǎn)品的影響越大.相同的沖擊力,作用時(shí)間越長(zhǎng),對(duì)產(chǎn)品的影響越大.包材包材的定義：GB4122-83通用術(shù)語(yǔ)中定義在流通過(guò)程中保護(hù)產(chǎn)品方便儲(chǔ)運(yùn)，促進(jìn)銷(xiāo)售按一定技術(shù)和方法而采用的容器，材料及輔助物等的總稱(chēng)。三大功能：保護(hù)商品;

方便流通和消費(fèi);

促進(jìn)銷(xiāo)售,提高附加值.包材跌落參考值：<10Kg為80cm,10-20Kg為60cm，參考值來(lái)至于GB4847.5-92我們的要求是＞9Kg為76cm，＜9Kg為92cm包裝分類(lèi)包裝的分類(lèi)按商品經(jīng)營(yíng)習(xí)慣按包裝在流通中的作用按包裝材料分類(lèi)按包裝使用范圍分類(lèi)

對(duì)包裝材料的主要性能要求(1)力學(xué)性能主要包括彈性,可塑性,強(qiáng)度韌性和脆性等.(2)物理性能包裝材料的物理性能,主要包括密度,吸濕性,阻隔性，導(dǎo)熱性,耐熱性和耐寒性等.阻隔性是指包裝材料對(duì)氣流和水氣的阻隔性能.(3)化學(xué)穏定性化學(xué)穏定性是指包裝材料受外界條件的作用,不易發(fā)生化學(xué)變化（老化,生銹等）的性能.包材的試驗(yàn)有：振動(dòng)跌落撞擊存儲(chǔ)裸機(jī)跌落GB/T24235cm,10cm,25cm,50cm,1m等方向：六面四角合適最好美國(guó)著名的質(zhì)量管理專(zhuān)家朱蘭（J.M.Juran）博士從顧客的角度出發(fā)，提出了產(chǎn)品質(zhì)量就是產(chǎn)品的適用性，即產(chǎn)品在使用時(shí)能成功地滿足用戶需要