CN108227673A - 一种预测塞拉门控制器寿命的评估方法 - Google Patents

Abstract

一种预测塞拉门控制器寿命的评估方法，包括确定施加的环境应力；选择样品，参与试验；确定样品的工作极限；选择满足试验要求的试验设备；试验应以实际工作的方式进行试验，并且利用传感器采集商品实际承受的应力大小；进行HALT试验，确定产品的工作应力极限；通过失效分析，确定影响控制器功能的薄弱、敏感部件；选择影响控制器功能的薄弱、敏感部件，进行加速寿命试验；对加速寿命试验得到的寿命数据进行处理，确定产品的寿命分布；对寿命分布，进行假设检验，判断寿命分布的正确性；根据选择的应力，选择加速寿命模型，评估计算塞拉门控制器实际工作条件下的寿命。本发明有助于预估控制器的寿命，有效的提高了塞拉门使用效率及应用可靠性。

Description

一种预测塞拉门控制器寿命的评估方法

技术领域

本发明涉及轨道车辆塞拉门控制器，尤其是涉及一种预测塞拉门控制器寿命的评估方法。

背景技术

原有的塞拉门控制器很少或没有对一个控制系统进行寿命评估的方案或方法；对动车组塞拉门系统检修定检修周期及检修级别时带来很多不确定性，目前缺少对某个器件进行寿命评估，其寿命分布一般选择的是经验寿命分布，没有进行分布比较以及检验。

发明内容

本发明的目的是提供一种满足塞拉门控制器的HALT试验方法，通过HALT试验方法，确定关键、薄弱部件的寿命分布，进而来确定控制器的寿命分布，预估控制器实际工作条件下寿命。

为实现上述目的，本发明提供一种预测塞拉门控制器寿命的评估方法，其特征在于包括下列步骤：

1、确定施加的环境应力；

2、选择样品，参与试验；

3、确定样品的工作极限，包括电应力、环境应力；

4、选择满足试验要求的试验设备；

5、试验样品安装，应以实际工作的方式进行试验，并且利用传感器采集商品实际承受的应力大小；

6、进行HALT试验，确定产品的工作应力极限；

7、通过失效分析，确定影响控制器功能的薄弱、敏感部件；

8、选择影响控制器功能的薄弱、敏感部件，进行加速寿命试验；

9、对加速寿命试验得到的寿命数据进行处理，确定产品的寿命分布；

10、对寿命分布，进行假设检验，判断寿命分布的正确性；

11、根据选择的应力，选择加速寿命模型，评估计算塞拉门控制器实际工作条件下的寿命。

所述的环境应力为热应力，以热应力作为HALT试验应力。

所述的试验样品各测量部位间的温度偏差在±2℃。

本发明有助于在塞拉门控制器投入市场前或投入市场的短时间内，预估控制器的寿命，为后期的维修更换提供参考，有效的提高了塞拉门使用效率及应用可靠性。

附图说明

图1是本发明HALT试验示意图。

图2是本发明加速寿命试验应力施加示意图。

具体实施方式

一、HALT实施方案

1、识别施加的环境应力

由于塞拉门控制器所处位置是车门内部，并且控制器进行了三防工艺处理，因此对热应力是极度敏感。所以本试验选择热应力作为HALT试验应力，确定塞拉门控制器热应力极限。

2、HALT试验需求

1)试验测试系统、试验设备应是通过校准、计量；

2)根据待施加的应力需求，对试验样品施加规定的热应力，施加热应力以保证产品正常工作。同时能够采集施加的热应力，采集到的样品上的热应力与施加的应力进行比较，确定实际施加的应力是否符合预设计的要求；

3)热应力系统的加热和制冷分别为大功率阻性电热元件和外部液氮制冷的方式，具有快速升降温的能力，试验温度范围不小于-65℃～150℃。

3、试验样品需求

1)所选择的试验样品，应是经过例行检验的合格产品，且是具有代表性的不同批次产品；

2)选择5个样品进行HALT试验。

4、试验样品安装

1)试验样品按照实际使用的方式固定在试验箱内夹具上，样品间、样品与箱壁间应保持足够的距离，以保证空气的流动性；

2)试验样品固定的位置应保证通过调节冷热风口位置及样品位置，使得样品各测量部位间的温度偏差在±2℃；

3)每个样品均布置若干个热电偶，控制热电偶与测试控制计算机相连，实现对HALT试验控制及数据的交互。

5、试验应力及施加剖面图，参见图1

1)以室内温度为起始温度，开始试验，待室温条件稳定后，测试样品性能，记录测试结果，如无问题，则进行下一步；

2)以10K的温度为步进值，进行升温，待样品温度达到稳定后，保持此温度2h，随后进行性能测试并记录，如无问题，则进行下一步；

3)在样品接近额定工作温度时，步进温度值可以调节到5℃/min或更低的步进值，待样品温度稳定后，进行性能测试并记录，直至确定产品的高温工作极限；

4)确定高温工作极限及破坏极限：当温度升至T₂时，试验样品出现故障；再将温度恢复至T₁，样品又恢复正常；继续将温度升至T₃，试验样品又出现故障，将温度再次恢复到T₁，样品又恢复到正常，则T₁为试验样品的高温工作极限。继续升温，若当温度升至T₄，试验样品出现失效，即使温度恢复到起始温度，样品仍不能恢复正常，则确定T₄为样品的破坏极限；

5)失效分析，确定薄弱、敏感部件

试验后，对故障品进行失效分析，确定样品失效部件，则此失效部件为此控制器最薄弱部件，此最薄弱部件的寿命即可代表控制器的寿命。

二、加速寿命实施方案

1、施加的环境应力

1)根据产品的实际工作环境应力分析，确定施加的环境应力为热应力；

2)施加的热应力从高到低，至少应为3个，最高应力为产品的工作极限应力，每个应力间隔至少应为10°，则三个应力大小关系为：

T₃为极限工作环境温度，

T₂＝T3–10°；

T₁＝T3–20°施加的应力见图2。

2、试验样本选择

1)每个应力下为5个，三个应力至少为15个。

3、试验设备选择

1)加速寿命试验设备，应是通过校准和计量的；

2)试验设备，应根据施加的应力类型及量级确定，应该是3套恒温高温试验箱；

3)试验设备应具有要施加条件的能力。

4、试验样品安装

1)试验样品按照实际使用的方式固定在试验箱内夹具上；

2)每个样品均布置若干个热电偶。

5、试验期间测试

1)试验期间，对控制器进行功能和性能测试，以确定控制器是否失效；

2)条件允许，设计一套在线测试监控系统，实施检测试验中控制器的功能、性能等的变化，以此判断试验结束时间；

3)如果成本不允许，试验前设定中断测试时间，线下测试试验样品的功能、性能的变化，判断试验结束时间。

6、试验判据

1)试验前，确定塞拉门控制器失效的阈值，以功能或者性能超过标准规定的值作为失效的阈值，或者规定输出不符某一个或某些标准要求，作为失效判断的阈值；

2)采用在线监测或定期检测产品的某些功能、性能亦或是某些输出参数，当超过标准规定的下限值时，即可判为失效；

3)记录下每个产品的性能或功能等参数超差时间，即为失效时间，也就是每个应力条件下的寿命。

7、数据处理

1)将每个温度条件下的样本失效时间整理，得出三个温度条件下，每一个温度下的产品寿命；

2)选择几种常见的寿命分布，例如指数分布、威布尔分布、正态分布以及对数正态分布，分别进行寿命分布拟合；

3)利用极大似然函数法，求得所选则的几个寿命分布的参数值。

8、分布的假设检验

1)对试验得出的几个温度条件下寿命数据，进行寿命分布拟合，利用极大似然函数法计算出相应寿命分布的未知参数值；

2)进行寿命分布的假设检验，确定哪个寿命分布是正确的。

9、塞拉门控制器寿命评估

1)选择加速模型

本文选择热应力作为加速应力，则加速模型选择以温度为加速应力的阿伦尼斯模型；

2)阿伦尼斯模型的变换

阿伦尼斯模型如下：

对此模型进行变换，得如下公式：

Ln(L)＝a+b/T

式中，

a＝Ln(A),b＝E_a/K

3)模型参数获得

将上述三个温度条件下得到的寿命平均值进行线性拟合，求出加速模型的参数；

4)评估实际工作温度条件下寿命

根据获得的已知参数的加速寿命模型，推导计算实际工作温度条件下的塞拉门控制器的寿命值。

Claims (4)

1.一种预测塞拉门控制器寿命的评估方法，其特征在于包括下列步骤：

1)确定施加的环境应力；

2)选择样品，参与试验；

3)确定样品的工作极限，包括电应力、环境应力；

4)选择满足试验要求的试验设备；

5)试验样品安装，应以实际工作的方式进行试验，并且利用传感器采集商品实际承受的应力大小；

6)进行HALT试验，确定产品的工作应力极限；

7)通过失效分析，确定影响控制器功能的薄弱、敏感部件；

8)选择影响控制器功能的薄弱、敏感部件，进行加速寿命试验；

9)对加速寿命试验得到的寿命数据进行处理，确定产品的寿命分布；

10)对寿命分布，进行假设检验，判断寿命分布的正确性；

11)根据选择的应力，选择加速寿命模型，评估计算塞拉门控制器实际工作条件下的寿命。

2.根据权利要求1所述的一种预测塞拉门控制器寿命的评估方法，其特征在于：所述的环境应力为热应力，以热应力作为HALT试验应力。

3.根据权利要求1所述的一种预测塞拉门控制器寿命的评估方法，其特征在于：所述的HALT试验中样品各测量部位间的温度偏差在±2℃。

4.根据权利要求1所述的一种预测塞拉门控制器寿命的评估方法，其特征在于：所述的加速寿命模型选择以温度为加速应力的阿伦尼斯模型对此模型进行变换，得如下公式：Ln(L)＝a+b/T，式中，a＝Ln(A),b＝E_a/K。