CN102788708A

CN102788708A - 一种用于机电设备的加速寿命试验方法

Info

Publication number: CN102788708A
Application number: CN2012102786518A
Authority: CN
Inventors: 游达章; 张业鹏; 杨光友; 文昌俊
Original assignee: Hubei University of Technology
Current assignee: Hubei University of Technology
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2012-11-21

Abstract

本发明公开了一种用于机电设备的加速寿命试验方法，包括：抽样N台机电设备作为试验样本进行加速寿命试验，获取机电设备的工作应力范围[S₁,S₂]，以及正常工作应力水平S₀下机电设备的寿命时间η₀，根据工作应力范围[S₁,S₂]获得初始应力水平S₃，并设定试验应力水平数k，根据初始应力水平S₃获取产品试验寿命时间

判断从当前试验时刻到产品试验寿命时间η₃时刻期间，是否存在时刻T，在时刻T试验样本的失效数量n1大于N/2，若有，则将当前的试验应力水平S₄由初始应力水平S₃减小一阈值，并根据获取产品试验寿命时间η₄，本方法提高了试验效率，避免了失效机理漂移的危险，节约了试验时间，减少了试验成本。

Description

一种用于机电设备的加速寿命试验方法

技术领域

本发明属于试验、测试技术领域，更具体地，涉及一种用于机电设备的加速寿命试验方法。

背景技术

为了节约机电产品可靠性评估试验的时间，常采用加速寿命试验方法，目前加速寿命试验方法有两种：步进加速寿命试验和步降加速寿命试验。步进加速寿命试验的应力是从正常水平开始逐步提升，比起恒定应力试验，其效率有所提高，然而在起始阶段，应力水平较低，样品失效缓慢，试验效率仍然不够理想，而步降加速寿命试验的应力从上限水平逐步向下调整，试验效率明显提高了，但是试验开始时候的应力处于很高水平，容易使样品产生破坏性失效，造成不可修复的损失；另外，应力过高，易造成残余应力集中，使失效模式改变，这种应力强度性失效与步进加速寿命试验的损伤累积性或性能退化性的失效机理不一致，必须进行失效机理漂移检验，如此，势必增加了数据统计分析的工作量，降低了计算效率。因此这两种方法都有其不可克服的自身缺陷。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于机电设备的加速寿命试验方法，其试验初始应力比传统步进加速试验初始应力高，从而能够加快样本失效，提高试验效率，同时比步降加速试验初始应力低，从而可避免失效机理漂移，此外，还可以根据试验失效情况，及时调整试验应力水平，进一步提高试验效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于机电设备的加速寿命试验方法，包括以下步骤：

（1）抽样N台机电设备作为试验样本进行加速寿命试验，获取机电设备的工作应力范围[S₁,S₂]，以及正常工作应力水平S₀下机电设备的寿命时间η₀，根据工作应力范围[S₁,S₂]获得初始应力水平S₃，并设定试验应力水平数k；

（2）根据初始应力水平S₃获取产品试验寿命时间

其中a和b为加速模型系数；

（3）判断从当前试验时刻到产品试验寿命时间η₃时刻期间，是否存在时刻T，在时刻T试验样本的失效数量n1大于N/2，若有，则转入步骤（4），否则转入步骤（5）；

（4）将当前的试验应力水平S₄由初始应力水平S₃减小一阈值，并根据

获取产品试验寿命时间η₄，然后转入步骤（6）；

（5）将当前的试验应力水平S₄由初始应力水平S₃增加阈值，并根据

获取产品试验寿命时间η₄，然后转入步骤（6）；

（6）试验进行长达产品试验寿命时间η₄后，获取试验样本的失效数量n2，并判断失效数量n2是否大于n1，若大于，则将当前的试验应力水平S₅由试验应力水平S₄减小阈值，若不大于，则将当前的试验应力水平S⁵由初始应力水平S₄增加阈值；

（7）重复上述步骤（4）至（6），直到试验应力水平的改变次数达到应力水平数k为止，并生成产品试验寿命时间序列；

（8）根据产品试验寿命时间序列采用步进加速寿命时间统计方法统计机电设备在正常工作应力水平S₀下的寿命时间。

初始应力水平S₃=(S₁+S₂)/2，试验应力水平数k的取值为3到5。

阈值的取值范围为5%-20%。

加速模型系数a和b是通过以下公式获得：η＝a+b/S，η'＝a+b/S'，其中η为第一次随机测试得到的产品试验寿命时间，η'为第二次随机测试得到的产品试验寿命时间，S为第一次随机测试得到的应力水平，S'为第二次随机测试得到的应力水平。

加速模型系数a和b是通过经验信息获得。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）由于采用了步骤（1），试验初始应力比传统步进加速试验初始应力高，加快样本失效，提高试验效率；同时比步降加速试验初始应力低，避免失效机理漂移。

（2）由于采用了步骤（2）至（5），根据试验失效情况，及时调整试验应力水平，进一步提高试验效率。

附图说明

图1是本发明用于机电设备的加速寿命试验方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明用于机电设备的加速寿命试验方法包括以下步骤：

（1）抽样N台机电设备作为试验样本进行加速寿命试验，获取机电设备的工作应力范围[S₁,S₂]，以及正常工作应力水平S₀下机电设备的寿命时间η₀，根据工作应力范围[S₁,S₂]获得初始应力水平S₃，并设定试验应力水平数k；具体而言，S₃=(S₁+S₂)/2，k的取值为3到5。

（2）根据初始应力水平S₃获取产品试验寿命时间

其中a和b表示加速模型系数，其可通过以下公式获得：η＝a+b/S，η'＝a+b/S′，其中η为第一次随机测试得到的产品试验寿命时间，η'为第二次随机测试得到的产品试验寿命时间，S为第一次随机测试得到的应力水平，S'为第二次随机测试得到的应力水平。在其它实施方式中，加速模型系数a和b也可通过经验信息获得。

（3）判断从当前试验时刻到产品试验寿命时间η₃时刻期间，是否存在某一时刻T，在该时刻试验样本的失效数量n1大于N/2，若有，则转入步骤（4），否则转入步骤（5）；

（4）将当前的试验应力水平S₄由初始应力水平S3减小一阈值，并根据

获取产品试验寿命时间η₄，然后转入步骤（6）；在本实施方式中，阈值的取值范围为5%-20%；

（5）将当前的试验应力水平S₄由初始应力水平S₃增加上述阈值，并根据获取产品试验寿命时间η₄，然后转入步骤（6）；

（6）试验进行长达产品试验寿命时间η₄后，获取试验样本的失效数量n2，并判断失效数量n2是否大于n1，若大于，则将当前的试验应力水平S₅由试验应力水平S₄减小上述阈值，若不大于，则将当前的试验应力水平S₅由初始应力水平S₄增加上述阈值；

应用实例

下面以某型号数控系统为样本为例，以温度作为试验应力进行加速寿命试验。

1)取20摄氏度作为试验起始温度，数控系统温度应力上限为80摄氏度。根据自适应加速寿命试验方法，选择20摄氏度与80摄氏度的中间值作为起始温度，以50摄氏度作为起始温度进行加速寿命试验，设定k值为3，抽样数控系统5台。

2）正常情况下，η₀大约为1200左右，根据历史经验信息，取加速系数b=9100，a=-24。由η₃=536。

3）在50摄氏度时，工作130小时左右，失效数为3个，试验数据见表1。此时失效数量3﹥5/2，此时工作时间远没达到536，此时应调低温度应力，调整值设为10摄氏度，将温度调到40摄氏度。

4）在40摄氏度时，根据：lnη₄＝a+b/T=a+b/(273+40)，根据

其中T取上一步截尾时间130，S₃为50摄氏度，得到η₄=320。

5）试验结果在40摄氏度时，试验到320小时时，仅有2个产品失效，小于第3步相当时间内的失效数量。下一步应提高试验应力，在初始50摄氏度基础上提高为60摄氏度。

6）经过三个应力水平截尾试验，在温度为50、40、60摄氏度时得到三组失效时间数据，整理排列如表1所示：

表1试验寿命数据

温度（摄氏度）	试验时间（小时）
		50	84,96.5,130
40	8,36
		60	7，32

7）采用步进加速寿命试验统计方法，统计结果正常应力下数控系统试验寿命270。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于机电设备的加速寿命试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）抽样N台机电设备作为试验样本进行加速寿命试验，获取所述机电设备的工作应力范围[S₁,S₂]，以及正常工作应力水平S₀下所述机电设备的寿命时间η₀，根据所述工作应力范围[S₁,S₂]获得初始应力水平S₃，并设定试验应力水平数k；

（2）根据初始应力水平S₃获取产品试验寿命时间

其中a和b为加速模型系数；

（3）判断从当前试验时刻到产品试验寿命时间η₃时刻期间，是否存在时刻T，在所述时刻T试验样本的失效数量n1大于N/2，若有，则转入步骤（4），否则转入步骤（5）；

（4）将当前的试验应力水平S₄由初始应力水平S₃减小一阈值，并根据获取产品试验寿命时间η₄，然后转入步骤（6）；

（5）将当前的试验应力水平S₄由初始应力水平S₃增加所述阈值，并根据

获取产品试验寿命时间η₄，然后转入步骤（6）；

（6）试验进行长达所述产品试验寿命时间η₄后，获取所述试验样本的失效数量n2，并判断所述失效数量n2是否大于n1，若大于，则将当前的试验应力水平S₅由所述试验应力水平S₄减小所述阈值，若不大于，则将当前的试验应力水平S₅由所述初始应力水平S₄增加所述阈值；

（7）重复上述步骤（4）至（6），直到试验应力水平的改变次数达到应力水平数k为止，并生成所述产品试验寿命时间序列；

（8）根据所述产品试验寿命时间序列采用步进加速寿命时间统计方法统计所述机电设备在所述正常工作应力水平S₀下的寿命时间。

2.根据权利要求1所述的加速寿命试验方法，其特征在于，所述初始应力水平S₃=(S₁+S₂)/2，所述试验应力水平数k的取值为3到5。

3.根据权利要求1所述的加速寿命试验方法，其特征在于，所述阈值的取值范围为5%-20%。

4.根据权利要求1所述的加速寿命试验方法，其特征在于，所述加速模型系数a和b是通过以下公式获得：η＝a+b/S，η'＝a+b/S'，其中η为第一次随机测试得到的产品试验寿命时间，η'为第二次随机测试得到的产品试验寿命时间，S为第一次随机测试得到的应力水平，S'为第二次随机测试得到的应力水平。

5.根据权利要求1所述的加速寿命试验方法，其特征在于，所述加速模型系数a和b是通过经验信息获得。