CN114414463A - 一种铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法，包括：对铝基复合材料光学系统试验样品预处理残余应力测试，确定产品长期贮存年限及环境条件，制定温度循环试验条件，加速验证铝基复合材料光学系统在长期温度变化条件下的尺寸稳定性；计算温度循环试验加速因子；确定温度循环试验时间并开展试验，进行试验后测试，制定高温腐蚀试验条件，加速验证铝基复合材料光学系统在长期湿度腐蚀条件下的耐腐蚀性；计算高温腐蚀试验加速因子；确定高温腐蚀试验时间并开展试验；进行试验后测试，验证铝基复合光学经过高温腐蚀加速试验后是否仍满足使用要求。本发明可以通过短期试验验证铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性。
Description
技术领域
本发明属于光学系统验证技术领域，特别是一种铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法。
背景技术
近年来，铝基复合材料的发展十分迅速，其主要特点是能够通过调节增强相含量而获得较佳的性能匹配，如高的比强度、比模量，低的热膨胀系数等。国外用其替代铍、钛和玻璃制作轻型反射镜基材、陀螺支架、惯性平台以及高强度安装结构等，在坦克火控系统、空间激光系统、红外探测制导系统、卫星导航系统、超轻型空间望远镜中得到应用。由于这类光学构件对尺寸稳定性有极为严格的要求，必须经过尺寸稳定化处理方能使用，因而该类材料尺寸稳定性优劣及最佳尺寸稳定化处理的实施是其能否成功应用的关键。
长期贮存后使用的光学系统，需要考虑的长期贮存稳定性主要有两个方面：一个是结构尺寸精度的变化，另一个是材料的腐蚀过程。这两方面是否会对长期贮存后的光学性能造成影响甚至破坏光学结构，通常是根据贮存环境和光学系统设计，并结合对所用材料积累的相关知识和使用经验判断的。而铝基复合材料作为新型光学应用基材没有可以借鉴的长期贮存经验和历史数据。若通过自然贮存的方式验证这两个方面能否满足贮存使用需要，往往需要几年到十几年的时间，按照当前工程领域短则几个月最长两三年的研发周期，自然贮存所需的验证时间远超研制周期，无法起到验证设计的作用。目前在工程领域，对于需要考虑长期贮存但又没有经验数据的情景，通常是使用加速贮存试验的方式来进行验证。加速贮存试验起源于材料化学研究，后拓展至电子产品及设备，并形成了一些方法，如1)通过高温，使电子元器件、绝缘材料等产品内部加快化学反应速度，促使产品提前失效；2)通过施加更大电应力、或机械应力，使电路、承力结构等产品内部缺陷加速恶化，提前发生击穿、断裂等失效等。
上述这些方法通常用于对高温、机械载荷、电应力敏感的材料或产品，光学系统的长期贮存稳定性难以通过上述方法验证，具体原因为：首先，上述方法面向的贮存故障模式与光学系统不同：光学系统结构在贮存过程中很难断裂破坏，通常故障是：贮存过程中光学系统结构或内部光学元件尺寸、形状发生微变化导致光学系统发生离焦、像散。其次，上述方法面向的激发故障应力与光学系统不同：光学系统一般无外部机械应力和电应力作用，同时也对持续高温不敏感，由于尺寸变形对光学影响较大，光学系统对反复温度变化较敏感。第三，上述方法面向的在考虑自然贮存环境时，通常只考虑贮存地平均气温，未考虑不同季节或昼夜的温度变化，而这一点对于光学系统贮存比较重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法，解决铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性难以验证的问题。
有鉴于此，本发明提供一种铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法，其特征在于，包括：
步骤一，对铝基复合材料光学系统试验样品预处理残余应力测试，判断残余应力是否小于微屈服强度；
步骤二，确定产品长期贮存年限及环境条件，根据产品贮存及使用剖面，确定产品的贮存年限、贮存环境温度和湿度条件；
步骤三，制定温度循环试验条件，加速验证铝基复合材料光学系统在长期温度变化条件下的尺寸稳定性；
步骤四，计算温度循环试验加速因子；
步骤五，确定温度循环试验时间并开展试验，根据计算得到的温度循环试验加速因子，以及产品的贮存年限，确定温度循环加速试验的试验时间；
步骤六，进行试验后测试，验证铝基复合光学经过温度循环加速试验后是否仍满足使用要求，如不满足，进行设计调整，重新进行步骤五；如满足，则继续进行高温腐蚀试验；
步骤七，制定高温腐蚀试验条件，加速验证铝基复合材料光学系统在长期湿度腐蚀条件下的耐腐蚀性；
步骤八，计算高温腐蚀试验加速因子；
步骤九，确定高温腐蚀试验时间并开展试验，根据计算得到的加速因子，以及产品的贮存年限，确定高温腐蚀加速试验的试验时间；
步骤十，进行试验后测试，验证铝基复合光学经过高温腐蚀加速试验后是否仍满足使用要求，如不满足，进行调整；如满足，则保存并固化光学系统设计。
进一步地，在步骤一中，所述判断残余应力是否小于微屈服强度，包括：确定判断残余应力大于微屈服强度时，重新进行预处理或调整预处理方法，否则，进行温度循环加速试验验证。
进一步地，在步骤二中，所述贮存环境温度按照分阶段进行确定。
进一步地，在步骤二中，所述湿度条件按贮存过程中出现的最大湿度确定。
进一步地，在步骤三中，所述温度循环试验条件包括：加速试验温度范围，试验温变率，温度保持时间。
进一步地，在步骤六中，确定不满足使用要求时，从材料选择、结构设计和加工工艺方面进行设计调整。
进一步地，在步骤七中，所述高温腐蚀试验条件包括：加速试验温度、激活能和湿度条件。
进一步地，在步骤十中，所述进行调整包括：从材料选择、结构设计、加工工艺和表面镀层方面调整，如果只调整表面镀层，则重新进行步骤九，如调整材料选择、结构设计、加工工艺，则重新进行步骤五到步骤九。
本发明实现了以下显著的有益效果：
实现简单，包括：对铝基复合材料光学系统试验样品预处理残余应力测试，判断残余应力是否小于微屈服强度；确定产品长期贮存年限及环境条件，制定温度循环试验条件，加速验证铝基复合材料光学系统在长期温度变化条件下的尺寸稳定性；计算温度循环试验加速因子；确定温度循环试验时间并开展试验，进行试验后测试，制定高温腐蚀试验条件，加速验证铝基复合材料光学系统在长期湿度腐蚀条件下的耐腐蚀性；计算高温腐蚀试验加速因子；确定高温腐蚀试验时间并开展试验，根据计算得到的加速因子，以及产品的贮存年限，确定高温腐蚀加速试验的试验时间；进行试验后测试，验证铝基复合光学经过高温腐蚀加速试验后是否仍满足使用要求。本发明一方面，通过温度循环试验条件，加速验证了铝基复合材料光学系统在长期温度变化条件下的尺寸稳定；另一方面，通过高温腐蚀试验条件，加速验证了铝基复合材料光学系统在长期湿度腐蚀条件下的耐腐蚀性。该方法可以通过短期试验验证铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性，解决铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性难以验证的问题。
附图说明
图1为本发明的铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法的流程图；
图2为本发明的计算高温腐蚀试验加速因子AFF方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。
虽然该发明可以以多种形式的修改和替换来扩展，说明书中也列出了一些具体的实施图例并进行详细阐述。应当理解的是，发明者的出发点不是将该发明限于所阐述的特定实施例，正相反，发明者的出发点在于保护所有给予由本权利声明定义的精神或范围内进行的改进、等效替换和修改。同样的元模块件号码可能被用于所有附图以代表相同的或类似的部分。
请参阅图1与图2，一种铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法，包括：
S1，对铝基复合材料光学系统试验样品预处理残余应力测试，判断残余应力是否小于微屈服强度，如果大于则重新进行预处理或调整预处理方法；如果小于则进行温度循环加速试验验证。
S2，确定产品长期贮存年限及环境条件。根据产品贮存及使用剖面，确定产品的贮存年限Y、贮存环境温度T0和湿度条件RH。由于产品在使用过程中贮存环境可能发生变化，T0需要分阶段确定为T01、T02、T03、T04、……、T0i。湿度条件RH按贮存过程中出现的最大湿度确定。
S3，制定温度循环试验条件，加速验证铝基复合材料光学系统在长期温度变化条件下的尺寸稳定性。温度循环试验条件主要包括：加速试验温度范围(ΔTH)，试验温变率，温度保持时间。
S4，计算温度循环试验加速因子AFW。
S5，确定温度循环试验时间TW并开展试验。根据计算得到的温度循环试验加速因子AFW，以及产品的贮存年限Y，确定温度循环加速试验的试验时间TW＝Y/AFW。
S6，进行试验后测试，验证铝基复合光学经过温度循环加速试验后是否仍满足使用要求。如不满足，则应从材料选择、结构设计和加工工艺等方面进行设计调整，重新进行S5；如满足，则继续进行高温腐蚀试验。
S7，制定高温腐蚀试验条件，加速验证铝基复合材料光学系统在长期湿度腐蚀条件下的耐腐蚀性。高温腐蚀试验条件主要包括：加速试验温度(TH)、激活能(Ea)和湿度条件RH。
S8，计算高温腐蚀试验加速因子AFF。
S9，确定高温腐蚀试验时间TF并开展试验。根据计算得到的加速因子AFF，以及产品的贮存年限Y，确定高温腐蚀加速试验的试验时间TF＝Y/AFF。
S10，进行试验后测试，验证铝基复合光学经过高温腐蚀加速试验后是否仍满足使用要求。如不满足，则应从材料选择、结构设计、加工工艺和表面镀层等方面调整等方面进行设计调整，如果只调整表面镀层，则重新进行S9，如调整材料选择、结构设计、加工工艺，则重新进行S5到S9；如满足，则保存并固化光学系统设计。
在本申请的一种实施例中，具体地，S4中“计算温度循环试验加速因子AFW”，包括：
a，实际贮存过程中，若考虑每自然日温度变化范围ΔT0在一年中不同季节和不同贮存环境里是不同的，考虑不同季节和不同贮存环境温度变化范围时间占比不同，加速因子AFW计算公式可表示为公式(1)，式中ΔT0i为某季节或某贮存环境温度变化范围、ki为ΔT0i在贮存过程中的时间比例、ΔTH为加速试验温度范围、N0为实际贮存单位时间(如每自然日)温度变化周期数、NH为加速试验单位时间(如每自然日)温度变化周期数、B为与材料属性有关的加速系数。
式中符号含义如下：
AFW：温度循环试验加速因子；
ΔT0i：某季节或某贮存环境温度变化范围；
ki：ΔT0i在贮存过程中所占的时间比例；
ΔTH：加速试验温度范围；
N0：为实际贮存单位时间(如每自然日)温度变化周期数；
NH：为加速试验单位时间(如每自然日)温度变化周期数；
B：为与材料属性有关的加速系数。
在本申请的一种实施例中，具体地，S8中“计算高温腐蚀试验加速因子AFF”，包括以下步骤：
S8.1，建立每日温度Ti(t)随时间t在最高气温和最低气温之间进行正弦波动的函数，如公式(2)所示，式中Ai为日平均气温、Bi为每日气温波动幅值的一半。
Ti(t)＝Ai+BiSin(2πt)+273.15 (2)
式中符号含义如下：
Ti(t)：每日温度随时间t在最高气温和最低气温之间进行正弦波动的函数；
Ai：日平均气温；
Bi：每日气温波动幅值的一半；
t：每日具体时间。
S8.2，在每日温度Ti(t)的基础上，根据阿仑尼斯模型，建立任意时刻加速因子AFF(t)随时间t变化的函数，如公式(3)所示。
式中符号含义如下：
AFF(t)：每日温度随时间t在最高气温和最低气温之间进行正弦波动的函数；
t：每日具体时间；
e：自然常数；
k：玻尔兹曼常数；
Ea：铝基复合材料激活能；
Ai：日平均气温；
Bi：每日气温波动幅值的一半；
TH：加速试验温度。
S8.3，在任意时刻加速因子AFF(t)的基础上，考虑不同贮存温度剖面，计算某一贮存温度剖面Si内，加速试验相对自然贮存过程的平均加速因子AFFi，如公式(4)所示。
式中符号含义如下：
AFFi：某一贮存温度剖面Si内，加速试验相对自然贮存过程的平均加速因子；
AFF(t)：每日温度随时间t在最高气温和最低气温之间进行正弦波动的函数；
t：每日具体时间；
Si：某一贮存温度剖面的时长；
S8.4，在某一贮存温度剖面Si内平均加速因子AFFi的基础上，考虑不同贮存温度剖面，n个贮存温度剖面，每个温度剖面时间占比为ki，计算高温腐蚀加速试验相对于全部贮存剖面贮存过程总的平均加速因子AFF，如公式(5)所示。
式中符号含义如下：
AFF：全部贮存剖面贮存过程总的平均加速因子；
AFFi：某一贮存温度剖面Si内，加速试验相对自然贮存过程的平均加速因子；
ki：每个温度剖面时间占比；
试验：
以某铝基复合光学系统为例，贮存年限为22年，贮存环境温度T0按0℃～10℃，10℃～30℃，30℃～40℃，5℃～25℃四个阶段划分，ΔT01＝10、ΔT02＝20、ΔT03＝10、ΔT04＝20，各阶段贮存时间比例ki为1:1:1:3。湿度条件按最大相对湿度50％确定。
开展温度循环加速试验，为避免改变退化或失效机理，选取光学系统设计贮存温度范围为-45℃～+65℃(ΔTH＝110)作为加速试验温度范围，取温变率为1℃/min。
考虑铝基复合光学系统为开放式金属结构，30min可以使产品实现温度均衡，同时为便于试验周期计算和计划安排，将温度保持时间定为40min，每个温度循环总时间300min(5h)，每天可进行4.8个温度循环，自然贮存每天经历一次最高温和最低温，为一个循环(N0＝1、NH＝4.8)。
各阶段贮存时间比例ki分别为1:1:1:3，ΔT0i分别为10、20、10、20，ΔTH为110，N0为1，NH为4.8，对于铝基复合光学B取2.5，代入公式(1)计算可得AFW＝290.4。
加速因子AFW＝290.4，自然贮存年限Y为22年，确定温度循环加速试验的试验时间TW＝Y/AFW，计算可得，温度循环加速试验时间约28天。通过28天的温度循环试验，即可得到“铝基复合光学系统在贮存22年后是否会发生结构变形影响光学系统性能”的验证结果，从而及时指导光学系统的设计改进。
仍以前面所述某铝基复合光学系统为例，贮存年限为22年，贮存环境温度T0按0℃～10℃，10℃～30℃，30℃～40℃，5℃～25℃四个阶段划分，各阶段贮存时间比例ki为1:1:1:3。日平均气温Ai分别为5、10、35、15，每日气温波动幅值的一半Bi分别为5、10、5、10，湿度条件按最大相对湿度50％确定。
温度循环加速试验后，开展高温腐蚀加速试验，考虑试验温度应避免接近铝基复合材料的高温蠕变温度以及不改变腐蚀机理，选取95℃(TH＝95+273.15＝368.15)作为加速试验温度。根据铝基复合材料属性，激活能Ea取0.55eV。TH＝453.15K，Ea＝0.55eV，k为波尔兹曼常数(8.617*10-5eV/K)，代入公式(2)到公式(5)，计算可得AFF＝93.2。
加速因子AFF＝93.2，自然贮存年限Y为22年，确定高温腐蚀加速试验的试验时间TF＝Y/AFF，计算可得，高温腐蚀加速试验时间约87天。通过87天的高温腐蚀加速试验，即可得到“铝基复合光学系统在贮存22年后是否会发生腐蚀”的验证结果，从而及时指导光学系统的设计改进。
在本案例中，通过28天的温度循环试验和87天的高温腐蚀加速试验，实现了对铝基复合光学贮存22年稳定性的验证，极大地缩短了试验时间，从而及时验证设计合理性，促进了设计快速完善。
作为具体的实施例，在S8步中，计算高温腐蚀试验加速因子AFF。如图2所示，具体步骤如下：
S8.1，建立每日温度Ti(t)随时间t在最高气温和最低气温之间进行正弦波动的函数，如公式(2)所示，式中Ai为日平均气温、Bi为每日气温波动幅值的一半。
Ti(t)＝Ai+BiSin(2πt)+273.15 (2)
S8.2，在每日温度Ti(t)的基础上，根据阿仑尼斯模型，建立任意时刻加速因子AFF(t)随时间t变化的函数，如公式(3)所示。
S8.3，在任意时刻加速因子AFF(t)的基础上，考虑不同贮存温度剖面，计算某一贮存温度剖面Si内，加速试验相对自然贮存过程的平均加速因子AFFi，如公式(4)所示。
S8.4，在某一贮存温度剖面Si内平均加速因子AFFi的基础上，考虑不同贮存温度剖面，n个贮存温度剖面，每个温度剖面时间占比为ki，计算高温腐蚀加速试验相对于全部贮存剖面贮存过程总的平均加速因子AFF，如公式(5)所示。
以某铝基复合光学系统为例，ki分别为1:1:1:3，Ai分别为5、10、35、15，Bi分别为5、10、5、10，TH＝453.15K，Ea＝0.55eV，k为波尔兹曼常数(8.617*10-5eV/K)，代入公式(2)到公式(5)计算可得AF＝93.2。
S9，确定高温腐蚀试验时间TF并开展试验。根据计算得到的加速因子AFF，以及产品的贮存年限Y，确定温度循环加速试验的试验时间TF＝Y/AFF。
以某铝基复合光学系统为例，加速因子AF＝93.2，自然贮存年限为22年，计算可得需开展约87天的高温腐蚀加速试验。
S10，进行试验后测试，验证铝基复合光学经过高温腐蚀加速试验后是否仍满足使用要求。如不满足，则应从材料选择、结构设计、加工工艺和表面镀层等方面调整等方面进行设计调整，如果只调整表面镀层，则重新进行S9，如调整材料选择、结构设计、加工工艺，则重新进行S5到S9；如满足，则保存并固化光学系统设计。
从以上描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下的技术效果：
实现简单，包括：对铝基复合材料光学系统试验样品预处理残余应力测试，判断残余应力是否小于微屈服强度；确定产品长期贮存年限及环境条件，制定温度循环试验条件，加速验证铝基复合材料光学系统在长期温度变化条件下的尺寸稳定性；计算温度循环试验加速因子；确定温度循环试验时间并开展试验，进行试验后测试，制定高温腐蚀试验条件，加速验证铝基复合材料光学系统在长期湿度腐蚀条件下的耐腐蚀性；计算高温腐蚀试验加速因子；确定高温腐蚀试验时间并开展试验，根据计算得到的加速因子，以及产品的贮存年限，确定高温腐蚀加速试验的试验时间；进行试验后测试，验证铝基复合光学经过高温腐蚀加速试验后是否仍满足使用要求。本发明一方面，通过温度循环试验条件，加速验证了铝基复合材料光学系统在长期温度变化条件下的尺寸稳定；另一方面，通过高温腐蚀试验条件，加速验证了铝基复合材料光学系统在长期湿度腐蚀条件下的耐腐蚀性。该方法可以通过短期试验验证铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性，解决铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性难以验证的问题。
根据本发明技术方案和构思，还可以有其他任何合适的改动。对于本领域普通技术人员来说，所有这些替换、调整和改进都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法，其特征在于，包括：
步骤一，对铝基复合材料光学系统试验样品预处理残余应力测试，判断残余应力是否小于微屈服强度；
步骤二，确定产品长期贮存年限及环境条件，根据产品贮存及使用剖面，确定产品的贮存年限、贮存环境温度和湿度条件；
步骤三，制定温度循环试验条件，加速验证铝基复合材料光学系统在长期温度变化条件下的尺寸稳定性；
步骤四，计算温度循环试验加速因子；
步骤五，确定温度循环试验时间并开展试验，根据计算得到的温度循环试验加速因子，以及产品的贮存年限，确定温度循环加速试验的试验时间；
步骤六，进行试验后测试，验证铝基复合光学经过温度循环加速试验后是否仍满足使用要求，如不满足，进行设计调整，重新进行步骤五；如满足，则继续进行高温腐蚀试验；
步骤七，制定高温腐蚀试验条件，加速验证铝基复合材料光学系统在长期湿度腐蚀条件下的耐腐蚀性；
步骤八，计算高温腐蚀试验加速因子；
步骤九，确定高温腐蚀试验时间并开展试验，根据计算得到的加速因子，以及产品的贮存年限，确定高温腐蚀加速试验的试验时间；
步骤十，进行试验后测试，验证铝基复合光学经过高温腐蚀加速试验后是否仍满足使用要求，如不满足，进行调整；如满足，则保存并固化光学系统设计。
2.根据权利要求1所述的铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法，其特征在于，在步骤一中，所述判断残余应力是否小于微屈服强度，包括：确定判断残余应力大于微屈服强度时，重新进行预处理或调整预处理方法，否则，进行温度循环加速试验验证。
3.根据权利要求1所述的铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法，其特征在于，在步骤二中，所述贮存环境温度按照分阶段进行确定。
4.根据权利要求1所述的铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法，其特征在于，在步骤二中，所述湿度条件按贮存过程中出现的最大湿度确定。
5.根据权利要求1所述的铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法，其特征在于，在步骤三中，所述温度循环试验条件包括：加速试验温度范围，试验温变率，温度保持时间。
6.根据权利要求1所述的铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法，其特征在于，在步骤六中，确定不满足使用要求时，从材料选择、结构设计和加工工艺方面进行设计调整。
7.根据权利要求1所述的铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法，其特征在于，在步骤七中，所述高温腐蚀试验条件包括：加速试验温度、激活能和湿度条件。
8.根据权利要求1所述的铝基复合材料光学系统长期贮存稳定性验证方法，其特征在于，在步骤十中，所述进行调整包括：从材料选择、结构设计、加工工艺和表面镀层方面调整，如果只调整表面镀层，则重新进行步骤九，如调整材料选择、结构设计、加工工艺，则重新进行步骤五到步骤九。
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|---|---|
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Citations (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10253524A (ja) * | 1997-03-11 | 1998-09-25 | Nippon Steel Corp | 大気腐食の促進試験方法 |
| US20050183514A1 (en) * | 2003-10-10 | 2005-08-25 | Abb Patent Gmbh | Magnetic-inductive measuring device for flowing substances and method for its production |
| EP1734392A2 (en) * | 2002-05-20 | 2006-12-20 | Finisar Corporation | Laser production and product qualification via accelerated life testing based on statistical modeling |
| US20110039047A1 (en) * | 2009-03-27 | 2011-02-17 | Carson William V | System and method for forming thermoplastic-composite tubing |
| KR20120064149A (ko) * | 2010-12-09 | 2012-06-19 | 한국세라믹기술원 | 면상 발열체의 신뢰성 평가 방법 |
| CN102592052A (zh) * | 2012-01-06 | 2012-07-18 | 北京航空航天大学 | 一种航空驱动电路模块贮存动态可靠度计算方法 |
| WO2013032773A1 (en) * | 2011-09-01 | 2013-03-07 | Mcmoran Oil & Gas, Llc | Engineered methodology for design verification and validation of ultra-deep high pressure high temperature oil and gas well control equipment |
| CN103197226A (zh) * | 2013-03-15 | 2013-07-10 | 中国电子科技集团公司第二十四研究所 | 评价引线键合气密性封装模拟集成电路贮存寿命的方法 |
| CN104392073A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-03-04 | 中国航空综合技术研究所 | 一种基于故障物理的电子产品可靠性加速试验方法 |
| US20150308191A1 (en) * | 2014-04-29 | 2015-10-29 | Sinopec Tech Houston, LLC. | System and method for monitoring drilling systems |
| CN105572498A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-11 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种电子产品可靠性加速试验方法 |
| CN105806877A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-07-27 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种新型cmos器件长期贮存寿命评价试验方法 |
| CN107300649A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-10-27 | 北京强度环境研究所 | 一种配电器整机加速贮存试验方法及寿命评估方法 |
| CN107545110A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-01-05 | 北京强度环境研究所 | 一种动态应力加速寿命试验剖面编制方法 |
| CN109387475A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-02-26 | 魏小琴 | 一种复合固体推进剂户外热循环效应等效评估方法 |
| CN109446645A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-03-08 | 北京遥感设备研究所 | 一种微波介质振荡器贮存寿命评估方法 |
| CN109492313A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-03-19 | 北京遥感设备研究所 | 一种光电产品环境应力筛选方法 |
| CN109557397A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-04-02 | 北京遥感设备研究所 | 一种适用于真空器件的加速贮存试验方法 |
| CN110542642A (zh) * | 2018-05-29 | 2019-12-06 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） | 印制电路板防护涂层的热带海洋大气适应性评价方法 |
| CN110686915A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-14 | 上海航天精密机械研究所 | 多应力加速试验剖面确定方法、系统、介质及设备 |
| CN111380772A (zh) * | 2019-04-30 | 2020-07-07 | 中国人民解放军63961部队 | 长期贮存产品内部的橡胶类密封件贮存寿命的测定方法 |
| CN111380771A (zh) * | 2019-04-30 | 2020-07-07 | 中国人民解放军63961部队 | 具有两阶段失效机制的长期贮存产品贮存寿命的测定方法 |
| CN111674276A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-18 | 国网重庆市电力公司营销服务中心 | 一种电动汽车有序充电控制方法及系统 |
| CN112461735A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-03-09 | 航天科工防御技术研究试验中心 | 一种加速腐蚀的试验方法 |
| CN113621900A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-11-09 | 中国航空制造技术研究院 | 一种调控铝基复材/铝合金残余应力的热处理方法 |
| CN113656972A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-16 | 北京卫星环境工程研究所 | 基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法 |
-
2021
- 2021-12-28 CN CN202111630870.3A patent/CN114414463B/zh active Active
Patent Citations (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10253524A (ja) * | 1997-03-11 | 1998-09-25 | Nippon Steel Corp | 大気腐食の促進試験方法 |
| EP1734392A2 (en) * | 2002-05-20 | 2006-12-20 | Finisar Corporation | Laser production and product qualification via accelerated life testing based on statistical modeling |
| US20050183514A1 (en) * | 2003-10-10 | 2005-08-25 | Abb Patent Gmbh | Magnetic-inductive measuring device for flowing substances and method for its production |
| US20110039047A1 (en) * | 2009-03-27 | 2011-02-17 | Carson William V | System and method for forming thermoplastic-composite tubing |
| KR20120064149A (ko) * | 2010-12-09 | 2012-06-19 | 한국세라믹기술원 | 면상 발열체의 신뢰성 평가 방법 |
| WO2013032773A1 (en) * | 2011-09-01 | 2013-03-07 | Mcmoran Oil & Gas, Llc | Engineered methodology for design verification and validation of ultra-deep high pressure high temperature oil and gas well control equipment |
| CN102592052A (zh) * | 2012-01-06 | 2012-07-18 | 北京航空航天大学 | 一种航空驱动电路模块贮存动态可靠度计算方法 |
| CN103197226A (zh) * | 2013-03-15 | 2013-07-10 | 中国电子科技集团公司第二十四研究所 | 评价引线键合气密性封装模拟集成电路贮存寿命的方法 |
| US20150308191A1 (en) * | 2014-04-29 | 2015-10-29 | Sinopec Tech Houston, LLC. | System and method for monitoring drilling systems |
| CN104392073A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-03-04 | 中国航空综合技术研究所 | 一种基于故障物理的电子产品可靠性加速试验方法 |
| CN105572498A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-11 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种电子产品可靠性加速试验方法 |
| CN105806877A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-07-27 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种新型cmos器件长期贮存寿命评价试验方法 |
| CN107300649A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-10-27 | 北京强度环境研究所 | 一种配电器整机加速贮存试验方法及寿命评估方法 |
| CN107545110A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-01-05 | 北京强度环境研究所 | 一种动态应力加速寿命试验剖面编制方法 |
| CN110542642A (zh) * | 2018-05-29 | 2019-12-06 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） | 印制电路板防护涂层的热带海洋大气适应性评价方法 |
| CN109446645A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-03-08 | 北京遥感设备研究所 | 一种微波介质振荡器贮存寿命评估方法 |
| CN109387475A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-02-26 | 魏小琴 | 一种复合固体推进剂户外热循环效应等效评估方法 |
| CN109492313A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-03-19 | 北京遥感设备研究所 | 一种光电产品环境应力筛选方法 |
| CN109557397A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-04-02 | 北京遥感设备研究所 | 一种适用于真空器件的加速贮存试验方法 |
| CN111380771A (zh) * | 2019-04-30 | 2020-07-07 | 中国人民解放军63961部队 | 具有两阶段失效机制的长期贮存产品贮存寿命的测定方法 |
| CN111380772A (zh) * | 2019-04-30 | 2020-07-07 | 中国人民解放军63961部队 | 长期贮存产品内部的橡胶类密封件贮存寿命的测定方法 |
| CN110686915A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-14 | 上海航天精密机械研究所 | 多应力加速试验剖面确定方法、系统、介质及设备 |
| CN111674276A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-18 | 国网重庆市电力公司营销服务中心 | 一种电动汽车有序充电控制方法及系统 |
| CN112461735A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-03-09 | 航天科工防御技术研究试验中心 | 一种加速腐蚀的试验方法 |
| CN113621900A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-11-09 | 中国航空制造技术研究院 | 一种调控铝基复材/铝合金残余应力的热处理方法 |
| CN113656972A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-16 | 北京卫星环境工程研究所 | 基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法 |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| SHAOBO LIU 等: "Cyclic compression behavior and energy dissipation of aluminum foam–polyurethane interpenetrating phase composites", 《COMPOSITES: PART A》, vol. 78, pages 35 - 41 * |
| 侯先荣: "航天电子对抗设备的可靠性验证研究", vol. 26, pages 309 - 314 * |
| 张小玲;谢雪松;吕长志;李志国;: "用加速试验评估器件长期贮存寿命的研究" * |
| 张小玲;谢雪松;吕长志;李志国;: "用加速试验评估器件长期贮存寿命的研究", 电子产品可靠性与环境试验, no. 1, pages 79 - 82 * |
| 杨少华 等: "电子元器件的可靠性筛选", vol. 23, no. 1, pages 67 - 70 * |
| 童雨 等: "No rris - La n d z b e rg 模型在电子产品贮存寿命评估中的应用", 《质量与可靠性》, no. 05, pages 23 - 27 * |
| 靳爱国 等: "载人航天产品材料的选用及制造工艺", no. 2, pages 5 - 10 * |
| 骆燕燕;马旋;李晓宁;王振;: "航空电连接器热循环试验与寿命预测", 中国机械工程, no. 03, pages 85 - 91 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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