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1 前言

 

某型探照燈由高亮LED陣列組成，主要用于艦船之間航行通訊、救生、警戒及遠距離搜索目標等。鑒于該型探照燈樣品數(shù)量少（僅2臺），且MTBF最低可接受值不小于10000h，僅按《GJB899A-2009可靠性和驗收試驗》中21號方案設(shè)計可靠性試驗方案至少需要5500h。為解決樣本少，指標高造成的成本過高、試驗時間長等問題，本實驗室結(jié)合《GB/T 34986-2017產(chǎn)品加速試驗方法》的要求，在原可靠性試驗剖面的基礎(chǔ)上，選取適當?shù)募铀僖蜃?，采取?yīng)力加速的方式評價樣品的可靠性指標。

 

2 方案設(shè)計

 

2.1 統(tǒng)計試驗方案

 

采用GJB 899A-2009中的定時截尾統(tǒng)計試驗方案21，統(tǒng)計試驗方案的具體參數(shù)見表1。

 

表1 統(tǒng)計試驗方案

 

方案號	判別風險		鑒別比	試驗臺時	判別責任故障數(shù)
	α	β	d=θ0/θ1	θ1的倍數(shù)	拒收	接收
21	30	30	3.0	1.1	≥1	＜1
注：θ1為MTBF最低可接受值。

 

某型探照燈的可靠性試驗總有效時間為：

 

T1＝1.1×10000h=11000h

 

被試品數(shù)量為2臺，其單臺試驗時間為5500h（11000h÷2）。

 

由此可見，本次可靠性試驗的時間非常長，約7.6個月。這不僅是對受試樣品的考驗，而且也是對承試方的考驗，既增大了承制方的試驗成本，也增加了承試方的保障難度。

 

為此，承制方、承試方與第三方在充分溝通的基礎(chǔ)上，借鑒《GB/T 34986-2017產(chǎn)品加速試驗方法》的要求，通過調(diào)整被試品在可靠性鑒定試驗過程中所經(jīng)歷的溫度、濕度、振動等應(yīng)力進行加速，以獲得相應(yīng)的加速因子，縮短可靠性試驗時間。

 

2.2 加速試驗方案

 

按照《GB/T 34986-2017產(chǎn)品加速試驗方法》的要求，結(jié)合某型探照的安裝位置和使用條件，導致其發(fā)生故障的環(huán)境應(yīng)力主要包括溫度、濕度、電壓、溫度變化和振動等，如何確定其加速應(yīng)力并有效評價其可靠性指標顯得尤為重要。

 

2.2.1 加速應(yīng)力的確定

 

根據(jù)某型探照燈的安裝位置和使用條件，結(jié)合其可靠性鑒定試驗剖面的應(yīng)力參數(shù)，分別對其在生命周期內(nèi)所經(jīng)歷的溫度、濕度、振動、供電等應(yīng)力進行對比分析如下：

 

（1）考慮某型探照燈的元器件適用高溫極限為85℃，使用環(huán)境高溫為65℃，高溫應(yīng)力的加嚴空間不充裕，加速不明顯，且過于接近高溫極限的加嚴應(yīng)力容易引起元器件的過早失效；

 

（2）考慮某型探照燈的工作環(huán)境濕度最大達到95%RH，且在熱浸剖面46h段內(nèi)，僅28h～35h段內(nèi)（鑒于保密要求，本文不附溫濕度剖面圖）的濕度為25%RH，其余階段基本處于95%RH的高濕階段；占整個應(yīng)力的加嚴空間不充裕，加速不明顯；

 

（3）考慮某型探照燈日常工作中采用極限高/低電壓變化開展探測、通信等工作模式，電壓應(yīng)力不存在加速空間；

 

（4）考慮到振動應(yīng)力為引起其疲勞損傷的主因，且加速空間較為充裕，擬作為本次加速的唯一應(yīng)力。

 

2.2.2 加速振動應(yīng)力 

 

根據(jù)《GJB899A-2009可靠性鑒定和驗收試驗》的要求，結(jié)合某型探照燈的安裝位置，選取B3.4.2.2的試驗剖面作為其參考試驗剖面，在保持溫度、濕度、振動和電應(yīng)力剖面不變的條件下，通過增加振動量級縮短時間。

 

 

2.3 整機加速

 

2.3.1 加速試驗模型

 

為了得到整機的加速因子，進行如下假設(shè)：

 

（1）激發(fā)相同失效模式的應(yīng)力加速因子之間為乘積關(guān)系；

 

（2）激發(fā)不同失效模式的應(yīng)力加速因子之間為相加關(guān)系。

 

《GB/T 34986-2017產(chǎn)品加速試驗方法》中7.2.3條款規(guī)定溫度循環(huán)應(yīng)力和振動應(yīng)力激發(fā)相同的失效模式，因此整機加速因子為：

 

 

2.3.2 加速因子的獲取

 

2.3.2.1 加速因子評定

 

 

2.3.2.2 常規(guī)振動圖譜與加速振動圖譜對照圖

 

根據(jù)GJB899A-2009中B3.4.2.2試驗剖面規(guī)定的振動圖譜如下所示：

 

 

通過加速因子的評定與獲取，對照初始譜型和加速譜型，確保某型探照燈在可承受加速應(yīng)力的條件下，獲得其加速因子ATD=6.55

 

2.3.3 加速試驗時間

 

 

由上述計算可知，某型探照燈的可靠性試驗總有效時間為11000h，經(jīng)加速后其可靠性試驗總有效時間縮短為839.7h，其單臺試驗時間約為419.85h。

 

3 結(jié)束語

 

本可靠性試驗方案經(jīng)各方專家評審一致認為在《GJB899A-2009可靠性和驗收試驗》的基礎(chǔ)上，充分考慮《GB/T 34986-2017產(chǎn)品加速試驗方法》中的應(yīng)力加速試驗方案，通過認真分析某型探照燈的安裝位置、適裝平臺、環(huán)境應(yīng)力，在規(guī)定的溫濕度剖面上施加相應(yīng)加速振動應(yīng)力圓滿完成了可靠性鑒定試驗。

 

實踐證明：通過某型探照燈的加速可靠性試驗的設(shè)計、驗證并獲得成功，說明本可靠性試驗方案的設(shè)計是合理和有效的，為我們以后在評價產(chǎn)品的高可靠性指標方面提供了良好的借鑒。