為何需要加速壽命試驗
市場競爭的日趨激烈以及用戶對產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性要求的提高,使得當前的產(chǎn)品研制面臨巨大的技術(shù)和質(zhì)量壓力。現(xiàn)代設(shè)計的產(chǎn)品平均無故障工作時間一般超過1年、10年甚至更久。要評估這樣高可靠的產(chǎn)品可靠性,在正常使用條件下通過試驗很難驗證與評估。例如,設(shè)計和搭建一個通信衛(wèi)星時,往往只有8個月時間進行組件試驗,驗證其是否滿足10年或者15年的使用要求,按照常規(guī)的試驗手段,無論是時間上、經(jīng)濟上還是時效性,都無法達到我們期望的效果。為了提高產(chǎn)品的壽命與可靠性,縮短研制周期、降低研制成本,需要根據(jù)產(chǎn)品特點實施加速壽命、加速退化試驗??梢哉J為,加速壽命與退化試驗,是解決高可靠、長壽命產(chǎn)品的壽命預測、可靠性驗證評估難題的重要手段,也是支撐企業(yè)實施產(chǎn)品可靠性增長與提升的重要工具。加速壽命與加速退化試驗,是在保證不改變產(chǎn)品失效機理的前提下,強化試驗條件,使受試產(chǎn)品加速退化/失效,以便在較短時間內(nèi)獲得必要信息,來評估產(chǎn)品在正常條件下的可靠性或壽命指標。主要效益:
(1)快速暴露產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)缺陷,幫助用戶在產(chǎn)品設(shè)計階段盡早采取改進措施,實現(xiàn)產(chǎn)品的可靠性增長與提升。
(2)預測、估計高可靠產(chǎn)品的壽命與可靠性水平,解決高可靠、長壽命產(chǎn)品的試驗驗證問題。
(3)分析產(chǎn)品承受的環(huán)境應(yīng)力與產(chǎn)品可靠性關(guān)系、規(guī)律,以便更好指導產(chǎn)品使用、維護策略的制定。
關(guān)于加速壽命試驗設(shè)計與分析模塊
PosVim加速壽命試驗設(shè)計與分析模塊,具備從試驗計劃、方案設(shè)計、方案優(yōu)化與評估、數(shù)據(jù)采集與處理、模型檢驗、壽命分析等一系列流程化的試驗管理功能。
其中,試驗方案設(shè)計包括支持應(yīng)力數(shù)量、應(yīng)力等級(2級/3級/4:2:1策略等)設(shè)計與優(yōu)化、試驗樣本分配與優(yōu)化,支持應(yīng)力譜方式設(shè)計試驗過程中的應(yīng)力加載方案。
方案優(yōu)化與評估,支持加速模型參數(shù)優(yōu)化(D型)、單一使用環(huán)境應(yīng)力下的優(yōu)化(I型)、多個使用環(huán)境應(yīng)力下的優(yōu)化(O型)三種優(yōu)化模式的試驗方案優(yōu)化,支持試驗方案的對比評估。
試驗數(shù)據(jù)采集與處理,支持批量導入試驗數(shù)據(jù),支持word、Excel格式試驗數(shù)據(jù)的導入。
試驗數(shù)據(jù)的處理,支持散點圖、異常值檢驗、分布檢驗、分布擬合、加速參數(shù)計算、壽命計算功能。
模型檢驗支持統(tǒng)計與擬合優(yōu)度檢驗、圖示檢驗兩大類檢驗方法,統(tǒng)計與擬合優(yōu)度檢驗支持W檢(Shapiro – Wilk)、D檢(Kolmogorov – Smirnov)、AD法、Pearson法等10種檢驗方法,圖示檢驗支持直方圖、Q-Q圖、P-P圖方法。支持指數(shù)、威布爾、對數(shù)正態(tài)、正態(tài)、gamma分布等10多種分布擬合與參數(shù)估計,可給出估計值以及參數(shù)相關(guān)性計算結(jié)果。
壽命分析支持阿侖尼烏斯、艾林、逆冪率等10多種常用加速模型的試驗數(shù)據(jù)處理及參數(shù)估計。支持單應(yīng)力、雙應(yīng)力、多應(yīng)力下的試驗數(shù)據(jù)處理及壽命分析。支持最小二乘法、極大似然法的試驗數(shù)據(jù)處理及分析??捎嬎鉓TBF/壽命的點估計、區(qū)間估計值,可給出應(yīng)力-壽命、殘差分析結(jié)果圖。
如何設(shè)計加速壽命試驗方案
(1) 選擇PosVim軟件的試驗大模塊,選擇左邊產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹需要開展加速壽命試驗的節(jié)點,然后點擊加速壽命試驗ALT方案設(shè)計,進入加速壽命試驗方案設(shè)計界面。
(2) 在彈出的加速壽命試驗方案管理界面,點擊添加圖標,添加一條加速壽命試驗方案記錄(創(chuàng)建時,需要輸入試驗方案的編號、試驗方案名稱)
(3) 選擇添加的試驗方案記錄,點擊保存按鈕,打開試驗方案設(shè)計向?qū)А?
(4) 可以選擇跟著試驗方案設(shè)計向?qū)б徊揭徊竭M行試驗方案設(shè)計,也可以直接關(guān)閉向?qū)?,然后退回主界面進行具體的方案設(shè)計。這里假設(shè)使用試驗方案設(shè)計向?qū)нM行操作。
(5) 打開試驗方案設(shè)計向?qū)r,第一步是加速應(yīng)力的選擇。軟件提供了相應(yīng)的設(shè)備的故障機理、故障模式,以及對應(yīng)的敏感應(yīng)力庫,可以利用該數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計。比如產(chǎn)品類別選擇二極管,子類選擇穩(wěn)壓二極管,界面將列出這類器件的可考慮施加的應(yīng)力??梢灾苯釉诹斜碇羞x擇其中的一個應(yīng)力或多個應(yīng)力,假設(shè)選擇溫度應(yīng)力(電參數(shù)退化機理對應(yīng)的溫度應(yīng)力),然后點擊下一步。
(6) 第二步輸入應(yīng)力參數(shù),包括加載方式、應(yīng)力級別、樣品總數(shù)、測試方式、截尾方式。以及應(yīng)力的使用應(yīng)力值、最高應(yīng)力值。然后點擊下一步。
(7) 第三步進入加速模型的選取。軟件根據(jù)前面所選擇的應(yīng)力,默認自動選取好了加速模型。當然,也可以手工修改加速模型,一般不推薦修改。然后點擊完成,切換回軟件主界面,進行適當?shù)男薷?,即可完成初步的試驗方案設(shè)計。
如何錄入加速壽命試驗數(shù)據(jù)
(1) 在已經(jīng)打開的試驗方案界面,點擊工具欄上的“試驗數(shù)據(jù)“圖標,即可打開新建試驗數(shù)據(jù)管理界面?;蛘咄ㄟ^點擊菜單欄的圖標”ALT試驗數(shù)據(jù)“,彈出新建試驗數(shù)據(jù)管理界面。
(2) 輸入試驗數(shù)據(jù)集的名稱。后續(xù)的分析,都是以試驗數(shù)據(jù)進行管理的。不同的試驗數(shù)據(jù)集,對應(yīng)不同的分析。
(3) 輸入試驗數(shù)據(jù)集名稱,點擊保存后,切換到加速壽命試驗數(shù)據(jù)管理界面。
(4) 在應(yīng)力類型列表中,選擇加速壽命試驗過程中所施加的試驗應(yīng)力。
(5) 在應(yīng)力值列表中,對應(yīng)上面選擇的每一個應(yīng)力,輸入試驗過程中每個應(yīng)力下的樣品總數(shù)、截止時間。
(6) 在故障數(shù)據(jù)窗口,可以手工逐個添加試驗記錄。也可以通過excel格式批量導入。導入的excel格式見安裝目錄下的template文件夾下的ALT、ADT文件。至此,即可完成試驗數(shù)據(jù)的錄入。
如何對加速壽命試驗數(shù)據(jù)進行分析、評估,如何獲得MTBF和壽命值
(1) 當錄入了加速壽命試驗數(shù)據(jù)后,點擊軟件菜單欄上方的ALT數(shù)據(jù)分析圖標,打開試驗數(shù)據(jù)分析窗口。
(2) 新建一個試驗數(shù)據(jù)分析記錄,然后選擇對應(yīng)的數(shù)據(jù)集。雙擊該記錄或者點擊工具欄的打開圖標,即可打開。
(3) 打開后,軟件自動完成了包括異常值檢驗、散點圖分析、分布檢驗、分布擬合、加速參數(shù)計算、壽命計算等工作。如果需要查看或者調(diào)整計算過程的參數(shù),可以分別選擇上述窗口,然后進行參數(shù)調(diào)整,點擊工具欄上方的計算按鈕,重新計算即可得到新的計算結(jié)果。