可靠性基础知识-150109

1,环境与可靠性测试乔应2014年12月10日,2,一可靠性的基本概念,1、可靠性与质量产品质量是指产品满足规定或隐含要求的特征和特性总和。它包含技术性能、可靠性、安全性、经济性、寿命和外观。2、可靠性技术是一项国际先进技术1)美国是可靠性思想的策源地；2)日本是可靠性工程的后起之秀；3)世界先进国家都很重视可靠性技术；4)中国从60年代开始注意可靠性技术。,3,一可靠性的基本概念,3、可靠性的定义GB/T3187-94对可靠性的定义：可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠性的概率度量称为可靠性度。,4,一可靠性的基本概念,4、产品可靠性与产品质量产品的技术性能指标是指产品能完成什么样的规定功能，产品的可靠性指标是产品完成规定功能的能力；产品的可靠性是指产品在使用过程中尽量不出故障、少出故障的一种特性，是产品质量的时间指标；质量检验是为了验证产品技术性能指标的符合性，可靠性鉴定试验为了验证产品在规定的时间区间内尽量不出故障的能力；质量管理强调产品生产过程中的质量控制，可靠性管理则强调产品研制早期的可靠性设计技术及产品定型阶段的可靠性鉴定试验；产品的废品率p是指产品在检验时刻的不合格率，产品的失效（故障）率是指产品在一定时间区间内的故障比率。,5,5、产品可靠性的形成产品的可靠性是设计出来的、是生产出来的、是管理出来的，是通过试验、分析与改进的循环过程而不断提高的和不断增长的。设计阶段是产品可靠性的奠基阶段、生产阶段是产品可靠性的保证阶段、使用阶段是产品可靠性的维持阶段，试验、分析与信息反馈阶段是产品可靠性的改进提高阶段。,一可靠性的基本概念,6,一可靠性的基本概念,6、产品可靠性的统计概念1)可靠度：它是产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。一批产品的数量为N，从t=0时开始使用，随着时间的推移，失效的产品件数r(t)逐渐增加，而正常工作的产品件数n(t)逐渐减少，用R(t)表示产品在任意时刻t的可靠度。2)累积故障率:产品在规定的条件下和规定的时间内，丧失规定功能的概率称为累积故障概率，又叫不可靠度；显然以下的关系成立：R(t)+F(t)=1,7,一可靠性的基本概念,3)失效率（故障率）(t):它是指某产品（零部件）工作到时间t之后，在单位时间t内发生失效的概率；例：设有N=1000个产品，从t=0时刻开始工作，在工作到20000小时内无失效，在20000-20005个小时内有16个失效，求该产品在20000小时的失效率。,t时刻后，t时间内故障的产品数；,故障率；,残存产品数，即到t时刻尚未故障的产品数。,8,一可靠性的基本概念,浴盆曲线第I部份：早期失效阶段，失效率较高，随着时间的推移，失效率迅速下降；第II部份：中期稳定阶段，产品正常稳定、持久的工作，失效率维持在较低的一个水平；第III部份：后期失效阶段，产品经过长时间的工作、磨损、老化，慢慢接近寿命终点，随着时间的增加（Tmax以内），到达寿命终点的产品越来越多，失效率也就随之上升。,9,一可靠性的基本概念,4)平均无故障间隔时间（MTBF）：是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔，仅适用于可维修产品。例如一批产品投入使用，当该批产品全部出现故障以后（假如第1个产品的故障时间为t1，第2个产品的故障时间为t2，第n个产品的故障时间为tn），计算发生故障的平均时间，则：,10,二可靠性试验,1、可靠性试验的分类1.1、按照试验目的分类,11,二可靠性试验,1.2、按照试验项目分类,12,二可靠性试验,2、环境试验2.1、环境试验分类1)环境适应性试验研究自然环境因素对电子产品的影响规律，采用有效防护措施，提高产品的环境适用性，用于基础研究、积累数据、为寻找人工试验与天然试验的相关性。2)组合环境试验把试验样品依次连续暴露到两种或多种试验环境中的试验。注：各次暴露之间的时间间隔可能对试验样品有显著影响，应准确地予以规定。各次暴露之间一般不进行预处理、恢复和稳定。检测工作通常在第一次暴露前和最后暴露结束后进行。如GB2423.34电工电子产品基本环境试验试验ZAD：温度湿度组合循环试验方法中，就是温度/湿度组合试验。3)综合环境试验两种或多种试验环境同时作用于试验样品的试验。如GB2423.42电工电子产品环境试验低温/低气压综合环境试验方法，就是低温/低气压/振动综合环境试验。,13,二可靠性试验,2.2、环境试验程序,14,二可靠性试验,2.3环境试验的目的是通过模拟真实的环境条件或再现某效应的方法，以一定的确信度来证实产品在规定的环境条件下保持完好和正常工作。确定产品在规定环境条件下，贮存、运输和使用环境的适应性，以考虑其预期的有效寿命。提供有关产品设计和生产质量的资料。2.4、环境试验标准1)GB2423电工电子产品环境试验规程，等效于IEC-68系列标准；2)GJB150军用设备环境试验方法，等效于MILSTD-M810F；,15,二可靠性试验,3、环境应力对产品的影响环境应力条件可以引起产品失效，研究表明失效与环境应力的关系见右图。由图可见，在各种应力影响之中，温度和湿度所引发的失效占所有环境应力引发失效近60%，而温度、湿度和震动引起的失效占到86%。,16,二可靠性试验,1)温度应力对产品的影响高温对手机产品的影响：手机塑料外壳老化、镀层和焊点氧化、化学变化、热扩散、电迁移、金属迁移、焊点熔化等。低温对手机产品的影响：手机塑料外壳脆化、整机机械强度的降低、物理性收缩等。温度对产品寿命的影响一般采用“10规则”，即当周围环境温度上升10时，产品寿命就会减少一半；当周围环境温度上升20时，产品寿命就会减少到四分之一。,17,二可靠性试验,温度应力对手机产品的影响,18,二可靠性试验,2)湿度对手机产品的影响许多材料在吸湿后膨胀、性能变坏、引起物质强度降低及其他主要机械性能的下降。主要影响：吸收和扩散作用：化学反映（氧化、产生腐蚀层等）；吸附作用：材料膨胀、特性变化（物理、光学等特性降低）凝露作用：电气短路、光学器件表面模糊、热传递特性变化,19,二可靠性试验,3）温度冲击对手机产品的影响温度冲击对产品靠近外面的部分影响更严重。离表面越远，温度变化越快，影响越明显。急剧的温度变化可能暂时或永久地的影响产品的工作。,20,二可靠性试验,温度冲击试验后焊点出现裂缝温度冲击试验后引线断裂,21,二可靠性试验,4)机械冲击和振动对产品的影响机械应力所造成的失效主要是连接器、继电器等连接部件瞬间断开，元器件的脱落和引线短裂，对元器件内部工艺不良的产品会引起开路、短路、间歇连接。,22,二可靠性试验,5)、盐雾和霉菌对产品的影响,23,二可靠性试验,6)、沙尘对产品的影响侵入密封件和外壳,影响正常操作；改变电气性能（如接触电阻和表面泄漏电流改变等）；阻滞和磨损轴承等运动部件；干扰光学特性；磨依表面，污染润滑剂；阻塞通风口、管路、过滤器、操作孔等；,24,二可靠性试验,7)、太阳辐射对产品的影响,25,二可靠性试验,4、机械环境试验4.1、机械应力试验自由跌落、微跌、低温跌落、滚筒跌落、载重、软压、扭曲、弯折、挤压、随机振动、冲击、钢珠跌落、吊饰孔拉力、胶塞抗拉、按键帽拉拔、转轴