产品可靠性测试培训.ppt

1、2020/9/5,1,可靠性测试培训,2012-7-18,李海涛,2020/9/5,2,培训内容,一、产品可靠性能检验基础知识 二、产品的寿命规律及常用分布 三、可靠性筛选试验 四、可靠性寿命试验 五、可靠性试验结果的处理 六、失效率鉴定试验,2020/9/5,3,产品为什么要做可靠性测试?, 产品重要的质量特性 顾客最为关注而又无法直接感知的特性 发现产品在设计、制造、储运、使用等各个环节的潜在故障 质量的内涵，每时每刻的质量,可靠性,4,可靠性试验的目的,1.在产品研制阶段使产品达到预定的可靠性指标（达到）,2.在产品定形时进行可靠性鉴定（确认）,2020/9/5,3.在生产过程中控制产品

2、的质量（保持）,4.对产品进行筛选以提高整批产品的可靠性水平（剔除早期失效及制造和工艺缺陷）,5.研究产品的失效机理,我们什么时候需要对产品做可靠性测试?,5,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,1.可靠性的定义,产品在规定的条件下和规定的时间区间（或操作次数）内完成规定功能的能力,2.1 失效：产品不能完成所规定的功能称为失效， 对可修复的产品则称为故障,2. 术语,2.2 应力：对产品的功能有影响的各种因素。作用于机电产品的应力大致可分为：气候环境应力、机械环境应力、生物及化学环境应力、电气应力,6,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,2.术语,2.4 失效模式：产品失效的

3、形式、现象称为失效模式,2.3 失效机理：导致失效的物理、化学、机械或其他原因的过程,2.5 失效率：工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率。,2.6 置信度：产品的真实失效率等于被定级的最大失效率而被判定为不合格的概率。GB 1772-79规定，对于电子元器件失效率试验中的定级试验和升级试验的置信度取60%或90%，维持试验的置信度取10%,7,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,2. 术语,2.7 使用寿命：产品在规定条件下，从规定时刻开始（一般为出厂时间），到失效密度变的不可接受或故障无法修复时止的时间区间。,3. 可靠性特征量,定义：用来表示产品总体可靠

4、性高低的各种可靠性数量指标（参数），称为可靠性特征量。,8,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,3.1 可靠度： 产品在规定条件下和规定的时间（或操作次数）内完成规定功能的概率。用”R”表示。,可靠度计算公式：,9,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,3.2 累积失效概率（不可靠度）：产品在规定条件下和规定时间内未完成功能的概率。,10,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,例：现有100个气泵做寿命测试，3个月时有10个失效，6个月时有30个失效，分别计算3个月和6个月时的可靠度和累积失效概率。,解： 已知n=100,t=24*90=2160h和t=24*180=432

5、0h M(t)=10和m(t)=30,所以：3个月时的可靠度和累积失效概率分别为：,R（t）=【n-m(t) 】/n =【100-10 】/100=0.9,F（t）=1-R(t)=1-0.9=0.1,11,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,例：现有100个气泵做寿命测试，3个月时有10个失效，6个月时有30个失效，分别计算3个月和6个月时的可靠度和累积失效概率。,解： 已知n=100,t=24*90=2160h和t=24*180=4320h M(t)=10和m(t)=30,所以：6个月时的可靠度和累积失效概率分别为：,R（t）=【n-m(t) 】/n =【100-30 】/100=0

6、.7,F（t）=1-R(t)=1-0.7=0.3,12,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,3.3 失效概率密度：,13,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,3.4 瞬时失效：产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率，瞬时失效与故障时间t有关，一般称之为失效率函数。用（t）表示。 （t）= 【 m(t+ t)-m(t) 】/ 【n-m(t) t 】,例：有100个水泵做on/off测试，测试10000次后有1个失效，测试20000次后有2个失效。计算测试到10000次时的失效率。,解：测试到10000次时的失效率为：,= （2-1）/（100-1） 10000=1.01%/

7、10000次,14,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,3.5 平均失效：在某一时间（t1,t2）内瞬时失效率的平均值。,3.6 平均寿命：,平均寿命,MTBF: 对于可修复的产品，平均无故障工作时间时间，即两次故障 间隔时间的均值,MTTF: 对于不可修复的产品，指产品发生失效前的平均工作时间,15,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,3.5 可靠寿命：当可靠度等于给定值R（0 R 1）时的产品寿命称为可靠寿命。,3.6 中位寿命：产品可靠度等于0.5时的可靠寿命称为中位寿命，中位寿命的物理意义是一批产品失效一半时所需的工作时间。,3.7 特征寿命：产品寿命等于e-1(即R=

8、1/e 0.368)时的可靠寿命称为特征寿命。,16,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,17,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,18,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,19,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,20,一、产品性能检验基础知识,2020/9/5,21,二、产品的寿命规律及常用分布,2020/9/5,1.指数分布,2.威布尔分布,3.正态分布,4.对数正态分布,5.寿命分布类型的确定方法,产品或元件失效是一个随机事件，产品的寿命是一个随机变量，而产品的失效率和寿命都可以用失效分布或寿命分布函数来描述其规律性。,22,二、产品的寿命规律及常用分布

9、,2020/9/5,1.指数分布,许多元器件在工作时间内会由于“偶然”原因而失效，而不服从某一失效机理，因为这时对应于某一机理的所谓早期失效产品已通过设计、工艺控制、或实验而消除。因此，当元器件足够多、时间足够长时，失效率（t）便趋近于某一稳定值，其值的大小只与工作条件和外部环境有关，而与产品的工作时间无关，产品的这种寿命分布规律称为指数分布。大多数电子产品，包括大部分仪器仪表在剔除早期失效后到发生老化变质前的随机失效阶段都服从指数分布。 许多国家所制定的标准中，绝大多数都以指数分布为基础对电子元器件产品的可靠性等级进行鉴定。如我国GB/T 1772-1979电子元器件失效率试验方法,23,二

10、、产品的寿命规律及常用分布,2020/9/5,1.指数分布,24,二、产品的寿命规律及常用分布,2020/9/5,1.指数分布,25,二、产品的寿命规律及常用分布,2020/9/5,2.威布尔分布,威布尔分布是可靠性试验中最常见，也是最复杂的一种寿命分布。它是由瑞典人威布尔首先提出的，故此而得名。大量试验说明，凡是因为某一局部失效或故障而导致整体机能停止运行的元件、器件、设备、系统等的寿命分布都服从威布尔分布。如研究机械中的疲劳强度、疲劳寿命、磨损寿命、腐蚀寿命、轴承失效等都服从威布尔分布。,26,二、产品的寿命规律及常用分布,2020/9/5,2.威布尔分布,27,二、产品的寿命规律及常用分

11、布,2020/9/5,2.威布尔分布,28,二、产品的寿命规律及常用分布,2020/9/5,2.威布尔分布,29,二、产品的寿命规律及常用分布,2020/9/5,2.威布尔分布,30,二、产品的寿命规律及常用分布,2020/9/5,2.威布尔分布,31,二、产品的寿命规律及常用分布,2020/9/5,2.正态分布,正态分布又叫高斯分布，一般大多用它描述产品随机失效比较集中发生现象的一种分布，如产品由于损耗或退化而产生的失效;再如材料强度、磨损寿命、疲劳失效。,32,二、产品的寿命规律及常用分布,2020/9/5,2.正态分布,33,二、产品的寿命规律及常用分布,2020/9/5,2.对数正态分

12、布,34,二、产品的寿命规律及常用分布,2020/9/5,2.对数正态分布,35,三、可靠性筛选试验,2020/9/5,1.可靠性筛选试验： 通过对生产出的产品100%的进行筛选试验，把这些属于“早期失效”的产品尽可能予以淘汰和剔除，以确保出厂的整批产品具有较高的可靠性。,意义：保证产品在出厂前进行稳定期，即产品进入使用寿命期。,36,三、可靠性筛选试验,2020/9/5,2.可靠性筛选试验的目的和意义。,37,三、可靠性筛选试验,2020/9/5,3.筛选试验的特点：,38,三、可靠性筛选试验,2020/9/5,3.筛选试验的分类：,3.1 检查筛选：目镜筛选、红外线非破坏性筛选、X射线非破

13、坏性筛选、颗粒碰撞噪声测试筛选、密封性筛选、环境应力筛选。,3.2 密封性筛选。,3.3 环境应力筛选：震动筛选、温度循环筛选、温度冲击筛选,3.4 寿命筛选：恒定高温筛选、电子元器件的老炼筛选,39,四、可靠性寿命试验,2020/9/5,1. 寿命试验的目的 在进行可靠性试验时有个一很难解决的问题，就是选择试验时间和样板数量之间的矛盾。在试验中，如果样板数量太少，将会造成平均寿命的离散性大，若时间太短，很多失效模式又不能暴漏出来，因此如果过分的减少试验时间或样品数量，就得不到精确的试验结果。这就是为什么通常的寿命鉴定试验规定要做1000或2000小时以上的原因。,寿命试验的目的是了解产品的寿

14、命特性量、失效规律、失效率、平均寿命以及在寿命过程中可能出现的各种失效模式。 通过做可靠性寿命试验，可以对产品的可靠性水平进行评价，并发现产品潜在的失效模式，将信息反馈给相关部门，及时采取措施，对产品进行改进，以提高产品的可靠性水平。,40,2020/9/5,2. 寿命试验的分类：,四、可靠性寿命试验,41,2020/9/5,3. 指数分布寿命试验,四、可靠性寿命试验,3.1 指数分布寿命试验的意义： 由于大部分电子产品的使用寿命均服从或近似服从指数分布。因此，可用指数分布来描述产品的寿命分布。 产品进入偶然失效期，其失效率近似常数，只要知道了失效率的值，就可以计算出产品的平均寿命和其他参数。

15、目前在国内外得到了广泛的应用。 要延长产品的寿命，就是要延长产品的偶然失效期，使产品长时间工作在该区间内，指数分布寿命对评价产品的可靠性水平具有一定的意义。,42,2020/9/5,3.2 常用寿命试验方法：,四、可靠性寿命试验,3.2.1储存寿命试验 a)定义： 产品在规定的环境条件下，非工作状态的存放试验 b) 长期储存寿命试验：储存时间在1000小时以上 c) 储存寿命试验类型： 室温储存：15-35 高温储存：150 ,43,2020/9/5,3.2 常用寿命试验方法：,四、可靠性寿命试验,3.2.2工作寿命试验 a)定义：产品在规定条件的 施加规定的应力的试验 b) 长期储存工作寿命

16、试验：储存时间在1000小时以上 c) 试验方法： 室温工作寿命试验：温度一般为25，试验类别：定时 截尾，定数截尾 高温工作寿命试验：产品技术标准规定的最高温度 间断工作寿命试验：间歇寿命试验,44,2020/9/5,四、可靠性寿命试验,寿命试验工作实例：水泵ON/OFF寿命试验 1)样品：1302220水泵试产品 样品必须选择本产品中有代表性的规格，同时样品必须是同一设计、同样生产线的连续批生产中随机一次选取 2)样品数量：10PCS 一般不少于10个，特殊产品不少于5个 3)检验环境：温度25 湿度：60% 气压90Kpa 一般温度15-35 湿度45-75% 气压86-106Kpa 4

17、)检验依据：IEC-60335-1,45,2020/9/5,5)检验项目及技术要求：,四、可靠性寿命试验,46,2020/9/5,6)测试设备：,四、可靠性寿命试验,万用表 电参数测量仪 压力表 ON/OFF测试仪 鱼缸 分贝仪 秒表 量筒 耐压测试仪,47,2020/9/5,7)仪表选用的基本要求：,四、可靠性寿命试验,仪表功能 量程范围 精度等级 检定有效期,8)试验结论：每周测试一次，试验结束后对10PCS样板按照技术要求测试全部合格，固试验结果合格。附试验测试报告,48,2020/9/5,4. 加速寿命试验,四、可靠性寿命试验,4.1 定义：在不改变原来试验目的的前提下，通过加大试验过

18、程中的应力强度，从而加速产品的物理化学性能劣化过程，从而达到减少试验时间和样品数量的目的。,4.2 加速寿命试验的分类：,49,2020/9/5,四、可靠性寿命试验,4.3 恒定应力加速寿命试验设计,50,2020/9/5,四、可靠性寿命试验,4.4 恒定应力加速寿命试验方法类型及其数学模型,温度加速寿命试验：以温度为应力做恒定应力加速寿命的试验,51,2020/9/5,四、可靠性寿命试验,4.4 恒定应力加速寿命试验方法类型及其数学模型,b) 电压加速寿命试验：以电压为应力做恒定应力加速寿命的试验,52,2020/9/5,四、可靠性寿命试验,4.4 恒定应力加速寿命试验方法类型及其数学模型,c) 湿度加速寿命试验：以湿度为应力做恒定应力加速寿命的试验,53,2020/9/5,五、可靠性试验结果的处理,1. 可靠性试验记录要求,2. 有效数字和有效数字的修约规则,3. 误差的基础知识,4. 可靠性试验输出文件,5. 测试数据的准确性,54,2020/9/5,五、可靠性试验结果的处理,1. 可靠