本文關(guān)鍵詞：機(jī)械可靠性試驗(yàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀和展望，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

Journal of Mechanical Strength

2007 ,29 (2) :256～263

機(jī)械可靠性試驗(yàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀和展望

PRESENT STATE AND PROSPECTS FOR MECHANICAL REL IABIL ITY TESTING TECHNIQUE STUDY
喻天

翔ΞΞ 　 宋筆鋒 　　 萬方義 　　 馮蘊(yùn)雯 ( 西北工業(yè)大學(xué) 航空學(xué)院 ,西安 710072)

YU TianXiang 　SON G BiFeng 　 WAN FangY 　FEN G YunWen i

( College of Aeronautics , Northwestern Polytechnical University , Xi′ 710072 , China ) an
摘要 　 相對(duì)電子產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)而言 ,機(jī)械產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)理論問題還處于不成熟的階段 。文中對(duì)當(dāng)前機(jī)械可靠 性的特點(diǎn)和爭(zhēng)議進(jìn)行介紹 ,從 Bayesian 理論 、 FMECA (failure mode effects and criticality analysis) 和疲勞可靠性試驗(yàn)等三個(gè)方 面總結(jié)機(jī)械可靠性試驗(yàn)技術(shù)相關(guān)的重要理論問題及其發(fā)展 ,并闡述可靠性增長試驗(yàn) 、 加速試驗(yàn)和微機(jī)械可靠性試驗(yàn)技術(shù) 的國內(nèi)外發(fā)展 。最后總結(jié)機(jī)械可靠性試驗(yàn)技術(shù)研究存在的問題及其發(fā)展趨勢(shì) 。結(jié)論指出 ,只有把宏觀上的可靠性統(tǒng)計(jì) 、 試驗(yàn)技術(shù)等問題與微觀的材料失效機(jī)理及其老化過程等問題研究聯(lián)合起來共同解決 ,才會(huì)更有助于推進(jìn)機(jī)械可靠性技 術(shù)的發(fā)展 。 中圖分類號(hào) 　 TB114. 3 關(guān)鍵詞 　 可靠性試驗(yàn) 　 機(jī)械系統(tǒng) 　 加速試驗(yàn) 　 疲勞可靠性試驗(yàn) 　 微機(jī)械

ing on the problem of mechanical reliability testing , the disputed and difficulties on mechanical testing are pointed out. The key theory about mechanical reliability testing and its development are summarized according to the Bayesian theory , FMECA(failure mode effects and criticality analysis) and fatigue reliability testing. Then the development of mechanical reliability growth testing , accelerated testing ments in future is presented. The conclusion that mechanical reliability problems can be solved by integrating macroscopical research on reliability statistics and testing technique with microcosmic research on failure mechanism and aging process is drawn. Key words 　Reliability testing ; Mechanical system; Accelerated reliability testing ; Fatigue reliability testing ; Micromach2
Corresponding author : YU TianXiang , E2mail : ytx0216 @ . com . cn , Tel :ΠFax : + 86 229 288494056 sina

1　 引言

評(píng)價(jià)的一種手段 。其目的是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì) 、 材料和 工藝方面的各種缺陷 ,為改善產(chǎn)品的戰(zhàn)備完好性 ,提高 任務(wù)成功率 ,減少維修費(fèi)用及保障費(fèi)用提供信息 ,確認(rèn) 是否符合可靠性定量要求 。當(dāng)設(shè)備剛生產(chǎn)出來時(shí) , 在 理想情況下 ,它應(yīng)該滿足合同或任務(wù)書對(duì)它的可靠性

要求 ,實(shí)際情況遠(yuǎn)非如此 。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)來說 ,可靠性 問題是很突出的 。美國一個(gè)報(bào)告指出 , 大型的電子 —

Ξ 喻天翔 ,男 ,1977 年 1 月生 ,河南省商城縣人 ,漢族 。西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院博士研究生 , 主要研究方向?yàn)橄到y(tǒng)可靠性評(píng)估和機(jī)械產(chǎn)品可靠性 Ξ
試驗(yàn)方法研究 。通信地址 : 西北工業(yè)大學(xué) 120 信箱 。

Ξ 20050512 收到初 稿 , 20050714 收 到 修 改 稿 。國 家 自 然 科 學(xué) 基 金 資 助 項(xiàng) 目 ( 10402035) 、 軍 基 礎(chǔ) 技 術(shù) 預(yù) 研 項(xiàng) 目 ( N3BK0501) 和 航 空 基 金 空
(03B53008) 。

and MEMS( micro2electronic2mechanical system) reliability testing technique are described in detail. At last , the trend of its develop2 ine (No. N3BK0501) and the Aviation Foundation (No. 03B53008) . Manuscript received 20050512 ,in revised form 20040714.

可靠性試驗(yàn)是對(duì)產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行調(diào)查、 分析和

? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

The project supported by the National Natural Science Foundation of China(No. 10402035) ,the Air2Force Basic Technical Project

Abstract 　 Compared with reliability testing of electronics product , the theory of mechanical reliability testing is immature. Focus 2

機(jī)械的首臺(tái)樣機(jī) ,初期的平均故障間隔時(shí)間 ( mean time between failures ,MTBF) 只有要求的十分之一左右 ,必須 經(jīng)過一系列的可靠性試驗(yàn) , 發(fā)現(xiàn)及判明存在的缺陷 。 據(jù)統(tǒng)計(jì) ,元器件 、 零部件的缺陷 ,工藝缺陷 ,設(shè)計(jì)缺陷大 體上各占三分之一左右 ,糾正這些缺陷 ,使產(chǎn)品的可靠 性逐步增長到要求的值 , 所花費(fèi)的可靠性試驗(yàn)時(shí)間大 體上是要求 MTBF 的 5 到 25 倍左右 。 可靠性試驗(yàn)可分為工程試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)兩大類 , 工程試驗(yàn)的目的在于暴露產(chǎn)品的可靠性缺陷 , 并采取 糾正措施加以排除 ( 或使其出現(xiàn)率低于許可水平) 。這

Ξ



　 29 卷第 2 期 第

喻天翔等 : 機(jī)械可靠性試驗(yàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀和展望

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種試驗(yàn)由承制方進(jìn)行 ,以研制樣機(jī)為受試產(chǎn)品 ,包括環(huán) 境應(yīng)力篩選試驗(yàn)及可靠性增長試驗(yàn) 。環(huán)境應(yīng)力篩選是 施加環(huán)境應(yīng)力到產(chǎn)品 , 以發(fā)現(xiàn)和排除不良零件 、 元器 件、 工藝缺陷等潛在缺陷為目的試驗(yàn)方法 �？煽啃栽� 長試驗(yàn)是為了暴露產(chǎn)品的可靠性薄弱環(huán)節(jié) , 并證明改 進(jìn)措施能防止可靠性薄弱環(huán)節(jié)再現(xiàn)而進(jìn)行的一系列可 靠性試驗(yàn)方法 。 長期以來 ,隨著電子技術(shù)的發(fā)展和電子產(chǎn)品可靠 性理論的成熟 ,電子產(chǎn)品可靠性的相對(duì)穩(wěn)定 ,電子產(chǎn)品 的可靠性試驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的相對(duì)成熟 ; 機(jī)械可靠性 試驗(yàn)技術(shù)則由于存在理論難題而發(fā)展相對(duì)較慢 。為了 機(jī)械可靠性的切實(shí)發(fā)展 , 美國可靠性分析中心 ( Reli2 ability Analysis Center , RAC) 一直堅(jiān)持鼓勵(lì)其組織機(jī)構(gòu) 廣泛收集機(jī)械產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù) 。同時(shí)美國可靠性分析 中心在提到的關(guān)于將來安全相關(guān)技術(shù)發(fā)展備選課題 ( selected topic in assurance related technologies ,START) , 在可靠性領(lǐng)域中把機(jī)械可靠性作為三大課題 ( 另外兩 個(gè)是加速試驗(yàn)和軟件可靠性 ) 之一 。機(jī)械可靠性試驗(yàn) 技術(shù)是機(jī)械可靠性技術(shù)中一個(gè)關(guān)鍵的問題 , 因此被廣 泛關(guān)注 。

表 《軍用電子設(shè)備可靠性》 “AGREE ( Advisory group on 的 the reliability of electronic equipment) 報(bào)告” 以來 ,可靠性 工程已經(jīng)發(fā)展將近 60 年 ,電子產(chǎn)品可靠性的發(fā)展已臻 于成熟 。但是 60 、 年代美國將可靠性技術(shù)引入汽 70 車、 發(fā)電設(shè)備 、 拖拉機(jī) 、 發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)械產(chǎn)品以后 ,人們不 得不考慮機(jī)械產(chǎn)品的復(fù)雜性和特殊性 。以現(xiàn)有的電子 產(chǎn)品的模型和試驗(yàn)方法 , 對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)是 否適用 ,一直以來被人們討論著 。 1977 年 ,美國聯(lián)合后勤指揮部可靠性 、 有用性和 維修性技術(shù)小組 (JLCG RAM) 下屬的機(jī)械系統(tǒng)可靠性 2 試驗(yàn)小組專門對(duì)非電產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)方法進(jìn)行了調(diào) 研 ,以便得出關(guān)于非電產(chǎn)品試驗(yàn)技術(shù)的共識(shí)和技術(shù)上 的缺陷 。通過對(duì)國防系統(tǒng)和工業(yè)界的調(diào)查 , 結(jié)果表明 現(xiàn)有軍標(biāo) MIL2STD2781 不完全適合于以耗損故障為主
[2 ]

的非電子設(shè)備的可靠性試驗(yàn)等 。上世紀(jì) 80 年代 ,美 國羅姆航空研究中心也專門進(jìn)行了一次非電子設(shè)備可 靠性應(yīng)用情況的調(diào)查分析 , 得出類似的結(jié)論 。上世紀(jì) [3 ] 90 年代 ,日本日立公司總工程師額田啟三 來中國講 學(xué) ,認(rèn)為傳統(tǒng)的建模方法對(duì)機(jī)械可靠性是危險(xiǎn)的 ,理由

2　 機(jī)械可靠性試驗(yàn)的特點(diǎn)

機(jī)械可靠性發(fā)展緩慢 ,至今仍然處于 “搖籃期”這 , 主要是由于機(jī)械產(chǎn)品的特殊性 。因此也導(dǎo)致了機(jī)械可 靠性試驗(yàn)有著自己的特點(diǎn) ,主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面 : ( 1) 一般對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)來說 ,很難得 到較大子樣容量 ,并且費(fèi)資 、 費(fèi)力 ,備件費(fèi)用大 ,試驗(yàn)周 期長 。 (2) 機(jī)械失效機(jī)制的多樣性和對(duì) “環(huán)境因素” 的依 賴性 ,機(jī)械系統(tǒng)中決定機(jī)械壽命和性能劣化的因素 ,不 僅與應(yīng)力因素有關(guān) , 還取決于環(huán)境因素 。同時(shí)對(duì)于機(jī) 械產(chǎn)品的外場(chǎng)環(huán)境與試驗(yàn)環(huán)境相比更為復(fù)雜 、 更為惡 劣。 ( 3) 機(jī)械可靠性理論難度大 ,大多數(shù)電子產(chǎn)品故障 多屬隨機(jī)性 、 壽命服從指數(shù)分布 ; 而機(jī)械產(chǎn)品的零部件 大多是耗損性失效為主 ,現(xiàn)已頒發(fā)的一些可靠性設(shè)計(jì) 、 試驗(yàn)和分析方法或標(biāo)準(zhǔn) ,是根據(jù)電子產(chǎn)品失效制定的 , 這些方法或標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)械類產(chǎn)品不完全適宜 。 ( 4) 機(jī)械零部件一般都是為特定用途設(shè)計(jì) ,通用性 不強(qiáng) ,不易積累共用數(shù)據(jù) 。所以缺少數(shù)據(jù)導(dǎo)致非電產(chǎn) 品的可靠性評(píng)估遇到困難 。 ( 5) 由于沒有標(biāo)準(zhǔn)的可靠性篩選試驗(yàn) ,機(jī)械產(chǎn)品的 早期故障不能應(yīng)用像電子產(chǎn)品經(jīng)過環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn) [1 ] 排除 ,這增加了可靠性增長模型描述的困難 。

是試驗(yàn)不能包括故障機(jī)理的實(shí)際應(yīng)力 。機(jī)械產(chǎn)品試驗(yàn) 不可以用增加樣本數(shù)量的辦法縮短試驗(yàn)時(shí)間 , 而應(yīng)用 少量樣品做長期試驗(yàn) 。機(jī)械產(chǎn)品失效的失效概率密度 [4 ] 分布的認(rèn)知也各有不同 ,Bochi W. J . 曾提出零件的 失效概率密度分布近似服從指數(shù)分布 , 并給出幾個(gè)原 因 ,指出指數(shù)分布評(píng)估機(jī)械產(chǎn)品壽命偏保守 。不過大 [5～7 ] 多數(shù)研究表明 , 機(jī)械產(chǎn)品類失效概率密度分布服 從對(duì)數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布 。

4　 機(jī)械可靠性試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展
4. 1 　 機(jī)械可靠性理論問題

Bayes 理論解決小樣本統(tǒng)計(jì)問題 —— — 解決機(jī)械可

靠性試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理問題中一個(gè)非常重要的問題是解 決小樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析與評(píng)估方法問題 ,Bayes 理論應(yīng) 用顯的尤為重要 。Bayes 理論的應(yīng)用在美國爭(zhēng)論很多 , 應(yīng)用上相對(duì)比較謹(jǐn)慎 , 例如 1989 年 IEEE ( Institute of Electrical and Electronics Engineers ) 可 靠 性 專 刊 主 編
Evans R. A. 在 4 月號(hào)的 “編者的話” , 以 Bayes is for 中 “ ( the Birds”Bayes 沒什么意思) 為題列舉了一些 Bayes 方

法難以克服的問題 。但是盡管如此 ,Bayes 的應(yīng)用還是

3　 機(jī)械產(chǎn)品試驗(yàn)的爭(zhēng)議

得到不少研究人員的青睞 , 人們對(duì)這種方法解決小樣 本問題仍然給予厚望 。 機(jī)械可靠性試驗(yàn)的數(shù)據(jù)往往基于小子樣 , 甚至極 小子樣 ,進(jìn)行可靠性分析評(píng)估的時(shí)候要借助經(jīng)驗(yàn)和其 他信息 ,才能給出有效的分析評(píng)估 。Bayes 理論方法能 夠融合試驗(yàn)信息和其他數(shù)據(jù) , 在可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 中得到廣泛的應(yīng)用 。在壽命試驗(yàn)中 , 在加速壽命試驗(yàn)


自 1957 年 6 月 ,美國 “電子設(shè)備可靠性顧問組” 發(fā)

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機(jī) 　　 　　 　　 械 強(qiáng) 度

2007 年 　

過程中利用了貝葉斯理論 ,進(jìn)行參數(shù)估計(jì) 。Somerville 、 Dietrich 和 Mazzuchi 提出基于 Direchlet 先驗(yàn)分布的貝葉 [8 ] 斯分析在加速壽命試驗(yàn)中的應(yīng)用 。張志華和茆詩松 給出競(jìng)爭(zhēng)失效產(chǎn)品加速壽命試驗(yàn)的貝葉斯估計(jì) , 充分 利用產(chǎn)品各 失 效 機(jī) 理 在 正 常 應(yīng) 力 水 平 下 的 先 驗(yàn) 信 [9 ] [10 ] 息 。Pulcini G. 等 應(yīng)用 Bayes 方法評(píng)估大修周期對(duì) 可修機(jī)械系統(tǒng)的影響 , 并建立一個(gè)復(fù)雜隨機(jī)點(diǎn)過程評(píng) [11 ] [12 ] 估模型 ,給出模型推理過程 。Mocko G. M. 等 融合 機(jī)械系統(tǒng)的故障模式影響分析 、 失效樹分析以及零件 可靠性分析結(jié)果等信息 , 構(gòu)建部件征兆聯(lián)合概率矩陣 ( component2indication joint probability matrix ,CIJ PM) 作為 先驗(yàn)信息 ,應(yīng)用 Bayes 理論 , 提出相應(yīng)的機(jī)械系統(tǒng)故障 診斷分析方法 ,并能分析預(yù)測(cè)全壽命周期中與失效隔 離相關(guān)費(fèi)用 。同時(shí)在可靠性增長試驗(yàn)中也得到廣泛應(yīng)
[13 ]

障模式按它的嚴(yán)酷程度予以分類 , 提出可以采用的預(yù) 防改進(jìn)措施 。致命度分析是在 FMEA 的基礎(chǔ)上 , 判斷 這種故障模式影響的致命程度有多大 , 以全面評(píng)價(jià)各 種故障模式的影響 , 這是一種非常有效的解決機(jī)械產(chǎn) 品可靠性的分析方法 。 目前 , FMEA 方法己普遍應(yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 和制造工藝中 ,成為工程人員必備掌握的技能 。作為 一種公認(rèn)的有效實(shí)用的可靠性分析工具 ,FMECA 方法 被引入美國軍標(biāo) MIL2STD21629 。在上世紀(jì) 90 年代 ,
ISO9000 體系推薦使用設(shè)計(jì)和過程 FMEA 。FMEA 還是

用 ,Smith 根據(jù) Barlow 、 Proschan & Scheuer 提出的順序 約束模型 , 首先提出 Baysian 可靠性增長模型 , 應(yīng)用 Baysian 方法處理二項(xiàng)式可靠性增長的問題 , 假設(shè)先驗(yàn) 信息是均勻分布 , 估計(jì)系統(tǒng)在研制時(shí)期的可靠性 。但 [14 ] 是 Smith 的模型已經(jīng)表明是不正確的 。周源泉 給出

當(dāng)今風(fēng)靡西方工業(yè)界的管理理念 —— —“六西格瑪” 管理 中不可缺少的環(huán)節(jié)之一 , 很多大公司不僅自身嚴(yán)格按 “六西格瑪” 體系運(yùn)作 , 而且還要求它們的合作伙伴尤 ( 其供應(yīng)商提供 “過程 FMEA” process FMEA) 。日本人 將故障模式 、 影響分析 ( FMEA) 等技術(shù)引入機(jī)械工業(yè)的 企業(yè)中 ,獲得了巨大的成功 。實(shí)踐證明 FMECA 方法是 提高非電產(chǎn)品可靠性非常重要的手段 。 當(dāng)前 FMEA 一般有三種類型 , 系統(tǒng) FMEA 、 設(shè)計(jì) FMEA 和過程 FMEA , 它們有相同的結(jié)構(gòu) , 但是重點(diǎn)不

二項(xiàng)式可靠性增長和指數(shù)可靠性增長的貝葉斯方法 , 但是這種模型對(duì)數(shù)據(jù)分類假設(shè)缺乏客觀性 , 認(rèn)為故障 經(jīng)過改進(jìn)能全部排除 ,這種方法就有冒險(xiǎn)性 ,且沒有考 慮經(jīng)過最后一次修正的外場(chǎng)可靠 性 。Wang HuaWei [15 ] 等 提出靈敏的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法用于復(fù)雜系統(tǒng)的可 靠性增長分析 。Sohn S. Y. 根據(jù)獲取的產(chǎn)品研制早 期的可靠性和特征數(shù)據(jù) , 用貝葉斯理論動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)產(chǎn)品 研制和保存模型 , 先驗(yàn)分布假設(shè)為 beta 分布 , 期望的 可靠度為累積的 Logistic 模型函數(shù) 。它將產(chǎn)品的可靠 性分為兩個(gè)階段 ,在研制階段可靠性增加 ,在保存過程
[16 ]

一樣 。系統(tǒng) FMEA 用來分析處于早期設(shè)想和設(shè)計(jì)階段 的系統(tǒng)及子系統(tǒng) ,它著重分析因設(shè)計(jì)造成的系統(tǒng)功能 性的失效模式 ; 設(shè)計(jì) FMEA 用來分析部件的設(shè)計(jì) ,著重 [20 ] 于分析設(shè)計(jì)造成的部件功能失效模式 ; 過程 FMEA 用來分析制造和裝配工藝過程 , 著重于分析造成生產(chǎn)

中可靠性衰退 ,而這個(gè)特性體現(xiàn)在先驗(yàn)分布的 Logistic [17 ,18 ] 模型函數(shù)上 。Mazzuchi 和 Soyer 提出先驗(yàn)分布為 Dirichlet 分 布 的 可 靠 性 增 長 的 貝 葉 斯 模 型 , 利 用 Dirichlet 分布的邊緣分布和聯(lián)合分布特性能更好地結(jié) 合專家的意見 、 經(jīng)驗(yàn)和同類產(chǎn)品的試驗(yàn)信息 ,同時(shí)還討 論了可靠性增長管理的問題 ,例如 ,如何在試驗(yàn)前和試 驗(yàn)期間預(yù)測(cè)研制費(fèi)用和產(chǎn)品開發(fā)周期 , 如何追蹤可靠 性增長過程 , 什么時(shí)間截止試驗(yàn)等 。Erkanli A 、 Mazzu2 [19 ] chi 和 Soyer 討論了以 Dirichlet 分布為先驗(yàn)分布的可 靠性增長計(jì)算 ,介紹了 MCMC (Markov2Chain Monte Car2 lo ) 在貝葉斯后驗(yàn)分布計(jì)算中的應(yīng)用 。
FMECA —— — FMECA 是機(jī)械產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)前必

要的分析階段 ,FMECA 即是故障模式影響與致命度分 析 ,分為 FMEA (failure mode effects analysis) 、 ( critical2 CA ity analysis) 兩個(gè)階段 。故障模式影響分析是在產(chǎn)品時(shí) 間過程中 ,通過對(duì)產(chǎn)品各自單元潛在的各種故障模式 及其對(duì)產(chǎn)品功能的影響進(jìn)行分析 , 并把每一個(gè)潛在故

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過程不能達(dá)到預(yù)期要求的失效模式 。三者之間的相互 關(guān)系為 ,設(shè)計(jì) FMEA 的失效模式部分來自系統(tǒng) FMEA , 過程 FMEA 的失效模式部分來自設(shè)計(jì) FMEA 原因 。 [21 ] Chiang Alex Chih2Chien 利用自動(dòng)化的 FMECA 預(yù)測(cè)機(jī) 械可靠性 , 并編制了仿真程序 , 仿真程序包括三個(gè)類 提出智能化 FMEA 方法 , 建立失效模 式分析器 、 失效影響分析器和 FMEA 報(bào)告生成器三大 部分 ,并開發(fā)相應(yīng)的軟件 , 應(yīng)用于飛機(jī)主傳動(dòng)裝置系 [23～25 ] 統(tǒng) 。FMECA 技術(shù)還在不斷的發(fā)展 、 完善中 。計(jì)算
Tingdi Zhao 等
[22 ]

庫 ,機(jī)械失效模式庫 、 零件失效判據(jù)庫和仿真算法及支 持技術(shù)庫 。另外還利用 VDS 軟件建立圖象化的沖突 檢測(cè)技術(shù) 。利用這種自動(dòng)化的 FMECA 技術(shù)能識(shí)別臨 界失效零件和失效模式 , 并能利用這些信息更改零件 設(shè)計(jì) ,因此能輔助提高機(jī)械系統(tǒng)的可靠性 ,給出失效報(bào) 告、 系統(tǒng)修正措施和 TAAF ( test analyze and fix) 方法 。

機(jī)輔助 FMECA 軟件能有效地提高工作效率 , 節(jié)省人 力 、 。當(dāng)前開發(fā)出來的 FMECA 分析軟件很多 , 美 物力 國 Relex 公司和 Reliasoft 公司較為著名 。FMECA 被應(yīng) [26 ] 用于自動(dòng)實(shí)時(shí)故障診斷系統(tǒng)技術(shù) ,來自設(shè)計(jì) FMECA 的知識(shí)庫作為推理機(jī)嵌入系統(tǒng) ,用來診斷故障 ,節(jié)省全 壽命周期費(fèi)用 。 疲勞可靠性試驗(yàn)問題 —— — 疲勞失效是機(jī)械類產(chǎn)品


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喻天翔等 : 機(jī)械可靠性試驗(yàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀和展望

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主要失效形式 ,因此疲勞可靠性試驗(yàn)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品來說 是非常重要的 。疲勞是個(gè)多學(xué)科問題 , 影響機(jī)械疲勞 可靠性的因素相對(duì)比較多 , 例如工作條件 、 零件狀態(tài) 、 材料本身等等因素 , 這是至今人們對(duì)疲勞問題的認(rèn)識(shí) 尚未很好解決的根本原因 。疲勞問題的研究最初是德 國礦業(yè)工程師 W. A. J . Albert 在 1829 年前后完成的 ,他 對(duì)用鐵制作的礦山升降機(jī)鏈條進(jìn)行反復(fù)加載試驗(yàn) , 以 效驗(yàn)其可靠性 。1852 年～1869 年期間 ,Wohler 對(duì)疲勞 破壞進(jìn)行了系統(tǒng)研究 , 他發(fā)現(xiàn)由鋼制作的車軸在循環(huán) 載荷作用下 ,其強(qiáng)度大大低于它們的靜載強(qiáng)度 ,提出利 用 S —N 曲 線 來 描 述 疲 勞 行 為 的 方 法 。1910 年 , Basquin O. H. 提出描述金屬 S —N 曲線的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律 , 指出 ,應(yīng)力與疲勞循環(huán)數(shù)的雙對(duì)數(shù)圖在很大的應(yīng)力范 圍內(nèi)表現(xiàn)為線性關(guān)系 。1945 年 Miner M. A. 提出疲勞 線性累積損傷理論 , 并得到廣泛應(yīng)用 。隨著疲勞研究 的發(fā)展 ,研究人員不斷探索能更好預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)和機(jī)械疲 [27 ,28 ] 勞壽命的分析方法 。疲勞壽命的失效是一個(gè)潛在 的過程 ,達(dá)到一定臨界就必然引起失效 ,從外界難以察 覺 。因此針對(duì)結(jié)構(gòu)和機(jī)械的疲勞裂紋擴(kuò)展 , 對(duì)疲勞裂 紋的無損監(jiān)測(cè)技術(shù)也在迅速發(fā)展 。Tsyfansky S. L. 、 2 Be [29 ] resnevich V. I. 研究了含裂紋的飛機(jī)機(jī)翼在外界激勵(lì) 時(shí)的振動(dòng)仿真 ,發(fā)現(xiàn)由于裂紋的非線性影響 ,系統(tǒng)響應(yīng) 表現(xiàn)出高頻諧振狀態(tài) ,根據(jù)這些高頻諧振狀態(tài)的特性 , 發(fā)展了一種新的裂紋檢測(cè)方法 。Chinnam 、 Ratna Ba2
bu

斷暴露出來各種缺陷 ,而經(jīng)過分析和改進(jìn)之后 ,產(chǎn)品的 可靠性能不斷提高 , 這就是可靠性增長試驗(yàn) 。一直以 來可靠性增長試驗(yàn)是電子類產(chǎn)品的專利 , 為提高機(jī)械 產(chǎn)品的可靠性 ,可靠性增長也逐漸應(yīng)用在機(jī)械產(chǎn)品上 。 Rabon L. M. 對(duì)軍用工程建筑機(jī)械設(shè)備 FAMECE (family of military engineer construction equipment) 進(jìn)行了可靠性 [31 ] 增長分析 ,試驗(yàn)數(shù)據(jù)來源 3 個(gè)試驗(yàn)階段 ,PQT2C (pro2 duction qualification test at the contractor’ plant ) 、 2G s PQT (production qualification test by the government ) 和 OT2 Ⅱ (operational test Ⅱ ,通過分析表明 ,這些數(shù)據(jù)不適合進(jìn) ) 行可靠性增長分析 ,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理分析 ,改進(jìn)后的數(shù)據(jù) 符合增長模型 。這個(gè)研究表明 , 在任何試驗(yàn)前必須有 一個(gè)嚴(yán)格 、 仔細(xì)的可靠性增長計(jì)劃 ,在所有試驗(yàn)階段中 需要 經(jīng) 歷 試 驗(yàn) — 析 — 正 的 過 程 。Sineanth R. 分 修
[32 ]

程結(jié)構(gòu) ,必須通過試驗(yàn)確定整個(gè)產(chǎn)品的最終壽命 ,如飛 機(jī)的全機(jī)疲勞試驗(yàn) 。而試驗(yàn)分析法 , 是依據(jù)材料疲勞 性能 ,對(duì)照結(jié)構(gòu)所受的載荷歷程 , 按分析模型 ( 疲勞累 積損傷法則) 確定機(jī)械的疲勞壽命 。 4. 2 　 可靠性增長試驗(yàn) 產(chǎn)品的研制初期 , 必須經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn) — 改進(jìn) — 再 ( text ,fix ,test ,TFT) 的過程 , 在這個(gè)過程中 , 產(chǎn)品不 試驗(yàn)

提出了有效的老化征兆預(yù)測(cè)模型 ,把零件失效精 確地定義在老化預(yù)兆空間 ,然后進(jìn)行可靠性預(yù)測(cè) ,并給 出切削工具的可靠性在線預(yù)測(cè)和疲勞裂紋增長的可靠 性預(yù)測(cè) 。早在上世紀(jì) 80 年代日本就大力發(fā)展裝在產(chǎn) 品內(nèi)的診斷裝置技術(shù) ( bite2built2in test equipment ) ,這種

[30 ]

技術(shù)可以監(jiān)控機(jī)械或結(jié)構(gòu)的健康狀況 , 可以隔離 90 % 的失效 。同時(shí) ,一直以來人們對(duì)用健康監(jiān)控系統(tǒng)來解 決疲勞裂紋擴(kuò)展問題給予厚望 。 確定機(jī)械疲勞壽命的方法主要有兩類 , 試驗(yàn)法和 試驗(yàn)分析法 。試驗(yàn)法確定疲勞壽命完全依靠試驗(yàn) , 是 最傳統(tǒng)的方法 ,它直接通過與實(shí)際情況相同或是相似 的試驗(yàn)來獲取所需要的疲勞數(shù)據(jù) 。這種方法雖然可 靠 ,但是在設(shè)計(jì)階段或復(fù)雜機(jī)械等情況下 ,無論從人力 還是物力 , 還是從試驗(yàn)周期上來講 , 它都是不大可行 的 ; 但是對(duì)于疲勞壽命有明確要求和復(fù)雜的機(jī)械與工

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闡述了機(jī)械系統(tǒng)的可靠性增長試驗(yàn)計(jì)劃 ,例如任 務(wù)剖面的分析 、 成功Π 失效的選擇標(biāo)準(zhǔn)和失效分類等 等 ,討論了發(fā)現(xiàn)早期失效的邊際成功分析技術(shù) ( margin2 ality of success analyses) 、 失效分析和閉環(huán)的失效報(bào)告 , [33 ] 并用 Duane 模型評(píng)估可靠性增長過程 。Shewfelt 等
M.

增長技術(shù)也在發(fā)展過程中 。Shor 和 Donald L. Wietzk2 [35 ] e 應(yīng)用加速可靠性增長計(jì)劃提高電廠的運(yùn)行可靠 [36 ] 性 。Thinniah G. 和 Robert P. S. 提出 122step six2sigma 過程實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的加速可靠性增長問題 。國內(nèi) [37～41 ] 周源泉 研究了加速可靠性增長問題 ,根據(jù)加速壽 長試驗(yàn) ,由于變樣本 、 多重失效機(jī)理疊加 , 因此關(guān)于加 速可靠性增長問題還有待深入研究 。 4. 3 　 加速試驗(yàn)( 強(qiáng)化試驗(yàn)) 當(dāng)今 ,許多產(chǎn)品 ( 特別機(jī)械產(chǎn)品 ) 都能在極端嚴(yán)酷 的環(huán)境應(yīng)力下無故障地運(yùn)轉(zhuǎn)上千小時(shí) , 為了暴露設(shè)計(jì) 缺陷或者驗(yàn)證預(yù)計(jì)的壽命 , 傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法已經(jīng)不再 勝任 。以往 , 傳統(tǒng)的可靠性試驗(yàn) ( 包括環(huán)境應(yīng)力篩選


命試驗(yàn)的加速因子指出不同應(yīng)力水平下 , 加速可靠性 增長產(chǎn)品有相同的失效機(jī)理 , 同時(shí)根據(jù)失效機(jī)理不變 原理推導(dǎo)出不同可靠性增長模型對(duì)應(yīng)的加速因子 。 MIL2HDBK 189 對(duì)加速可靠性數(shù)據(jù)利用 K ( K2factor ) 因 2 子方法進(jìn)行處理后進(jìn)行評(píng)估 。然而對(duì)于加速可靠性增

提出一種對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng) —— — 飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)的加 速可靠性增長試驗(yàn) ,應(yīng)用 Miner2Palmgren 損傷理論增加 試驗(yàn)應(yīng)力水平 , 實(shí)現(xiàn)縮短試驗(yàn)周期 。張學(xué)富和陳兆 [34 ] 能 對(duì)溢流閥進(jìn)行可靠性增長試驗(yàn) , 使其壽命提高 3 倍 ,但是沒有用可靠性增長模型來評(píng)估 ,只對(duì)改進(jìn)前后 產(chǎn)品做兩次壽命評(píng)估 。機(jī)械可靠性增長試驗(yàn)是提高其 可靠性的一個(gè)重要途徑 , 但是由于機(jī)械產(chǎn)品以損耗性 失效為主 、 壽命長的特性 ,所以常規(guī)模擬環(huán)境的可靠性 增長試驗(yàn)方法已不能滿足需要 。對(duì)機(jī)械類產(chǎn)品應(yīng)用加 速應(yīng)力情況下的增長試驗(yàn)是合理的 , 目前加速可靠性

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機(jī) 　　 　　 　　 械 強(qiáng) 度

2007 年 　

( environmental stress screening ,ESS) 、 可靠性增長試驗(yàn)和 ) 大多是在模擬環(huán)境下進(jìn)行的試驗(yàn) 。 可靠性鑒定試驗(yàn)等

一般都有以下幾個(gè)缺點(diǎn) , ① 試驗(yàn)周期長 ,例如可靠性增 長試驗(yàn)選用模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的綜合環(huán)境條件進(jìn)行 , G JB 1407 — 《可靠性增長試驗(yàn)》 92 規(guī)定可靠性增長的總試驗(yàn) 時(shí)間一般為 ( 5 ～ 25 ) MTBF 。 ② 試驗(yàn)費(fèi)用昂貴 , 需要大 量的人力物力 。 ③ 后期維修費(fèi)用高 , 研制產(chǎn)品時(shí)通常 把技術(shù)條件規(guī)定的應(yīng)力極限值作為鑒定或考核產(chǎn)品的 條件 。即使產(chǎn)品已順利通過設(shè)計(jì)階段的鑒定試驗(yàn)和生 產(chǎn)階段的驗(yàn)收試驗(yàn) ,殘留的潛在缺陷仍然很多 ,因此大 量產(chǎn)品使用時(shí)可靠性差 、 平均故障間隔時(shí)間 ( MTBF) 短、 外場(chǎng)返修頻繁 ,導(dǎo)致?lián)ＹM(fèi)用 、 維修費(fèi)用居高不下 , 用戶或客戶不滿意 , 嚴(yán)重影響研制部門和制造廠商的 信譽(yù) 。當(dāng)今 ,價(jià)格和研制周期已成為市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的 焦點(diǎn) ,對(duì)于一個(gè)生產(chǎn)廠家來說 ,提高產(chǎn)品研發(fā)效率和可 靠性 ,無疑會(huì)提高其競(jìng)爭(zhēng)能力 。因此 ,人們開始研究先 進(jìn)、 、 快速 經(jīng)濟(jì)有效的試驗(yàn)方法與技術(shù) 。 加速壽命試驗(yàn)技術(shù) ( 用高應(yīng)力水平例如溫度 、 高電 壓、 、 、 壓強(qiáng) 腐蝕 振動(dòng)幅度 、 超負(fù)載 ) 通過物理原因統(tǒng)計(jì) 模型外推獲得正常應(yīng)力水平下的產(chǎn)品壽命 。加速壽命 試驗(yàn)按照功能可以分為 , 定性的加速可靠性試驗(yàn)和定 量的加速試驗(yàn) 。定性的可靠性增長試驗(yàn)僅僅得到的是 失效信息 ( 失效模式) , 通過暴露可能失效模式而增加 可靠性 ,不能解決產(chǎn)品的可靠度多大 、 有些失效模式在 實(shí)際中可能不可能出現(xiàn)的問題 。定量的可靠性加速壽 命試驗(yàn)為設(shè)計(jì)提供產(chǎn)品或是系統(tǒng)的可靠性信息 , 例如 失效間隔時(shí)間 。最常用的定量加速壽命試驗(yàn)是連續(xù)使 用加速 ( 這種方法不能用于高使用率的產(chǎn)品 ) , 對(duì)于高 使用率的產(chǎn)品要提高應(yīng)力 ,以增加失效的出現(xiàn) ,即是過 應(yīng)力加速 ,這里涉及到試驗(yàn)應(yīng)力的選擇問題 ; 選擇試驗(yàn) 應(yīng)力能夠加速失效模式的出現(xiàn) ( 在預(yù)想的情況下 ) , 并 且不能產(chǎn)生實(shí)際使用情況不可能出現(xiàn)的失效模式 ( 應(yīng) 力足夠高 ,能夠在許用的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)觀察到足夠的失 效) 。如何描述應(yīng)力水平和壽命特征值的關(guān)系 ,如何用 在加速試驗(yàn)中得到的度量來推斷正常使用條件下的性 能 ,這就是加速壽命模型 。加速壽命模型有三個(gè)基本 的假設(shè) ,壽命分布同族假設(shè) 、 失效機(jī)理一致性假設(shè)和 Nelson 假設(shè) 。常見的幾種加速壽命模型有 , 逆冪率定 律模型 ( inverse power law) 、 阿列紐斯加速模型 ( Arrhe2 nius acceleration model ) 、 邁因納法則 (Miner’ rule ) 、 2 s Ey
ring 模型和 Cox’ 模型 。當(dāng)前國內(nèi)外的加速壽命研究 s

優(yōu)化分析 ,直接實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo) 。在試驗(yàn)優(yōu)化技術(shù)的發(fā) 展基礎(chǔ)上 ,加速壽命試驗(yàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)研究引起人們的關(guān) 注 ,Park J . W. 、 B. J . 、 Yun Lixia Jiao 等在加速壽命試驗(yàn) 的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題上展開了相關(guān)研究工作 。對(duì)于 驗(yàn)后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析 , 國內(nèi)外相關(guān)研究相對(duì)非 常多 ,包括參數(shù)估計(jì) 、 壽命計(jì)算和擬合檢驗(yàn)等等 。 [46 ] 在國外 提出了新的可靠性試驗(yàn)方法即是高加 速壽命試驗(yàn) ( high accelerating life testing , HALT) 和高加 速應(yīng)力篩選 ( high accelerating stress screening , HASS) ,它 們都是由美國 Hobbs 工程公司的 Gregg K Hobbs 博士研 究并于 1988 年在講授 “篩選技術(shù)” 課程時(shí)提出來的 。 從上世紀(jì) 90 年代開始 HALT 和 HASS 獲得推廣應(yīng)用 。 與傳統(tǒng)的可靠性試驗(yàn)不同 , HALT 試驗(yàn)的目的是激發(fā) 故障 ,即把產(chǎn)品潛在的缺陷激發(fā)成可觀察的故障 。因 此 ,它不是采用一般模擬實(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行的試驗(yàn) ,而 是人為施加步進(jìn)應(yīng)力 , 在遠(yuǎn)大于技術(shù)條件規(guī)定的極限 應(yīng)力下快速進(jìn)行試驗(yàn) , 找出產(chǎn)品的工作極限甚至最終 達(dá)到的損壞極限 。然后 , 根據(jù) HALT 確定的極限來制 訂 HASS 方案 ,通過 HASS 剔除生產(chǎn)制造缺陷 , 使產(chǎn)品 快速達(dá)到高可靠性 。美國 QualMark 加速可靠性試驗(yàn) 中心 HALTΠ HASS 研究報(bào)告表明 , HALT 實(shí)質(zhì)上是產(chǎn)品 的設(shè)計(jì)加固過程 ,在加速把產(chǎn)品潛在的故障以失效形 式暴露出來 ,然后對(duì)所有失效進(jìn)行基本原因失效分析 , 接著對(duì)產(chǎn)品改進(jìn)以消除這些失效 , 這樣增加了產(chǎn)品與 必須在一定的平臺(tái)或者環(huán)境內(nèi)進(jìn)行 , 目前加速試驗(yàn)設(shè) 備在國外已經(jīng)進(jìn)入使用階段 。 John Hanse 最先研制成 功強(qiáng)化試驗(yàn)設(shè)備 ,其采用汽錘反復(fù)沖擊式激振和液氮 制冷方式 ,可產(chǎn)生寬帶全軸隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì) ,并具有大范 圍溫度變化試驗(yàn)?zāi)芰?, 但是只能控制激振信號(hào)均方根 值 ,不能控制振動(dòng)譜形 。對(duì)此不足 ,1999 年 Entela 公司 推出 新 型 強(qiáng) 化 試 驗(yàn) 設(shè) 備 FMVT machine 技 術(shù) ( failure mode verification testing ,FMVT) ,其全軸振動(dòng)是可重復(fù)及 可控的 。此外 ,美國 Envirotronics 公司 、 意大利 Angelan2 toni 公司和英國 Cape Engineer 等公司也具有生產(chǎn)加速 強(qiáng)化試驗(yàn)設(shè)備的能力 。到目前為止 , 國內(nèi)關(guān)于加速試 驗(yàn)設(shè)備方面的研究相對(duì)薄弱 。 4. 4 　 MEMS 可靠性試驗(yàn) 目前微機(jī)械和微機(jī)電系統(tǒng) ( micro2electro2mechanical system ,MEMS) 的開發(fā)和應(yīng)用如火如荼 。微電子機(jī)械系

[42～45 ]

使用環(huán)境之間的容限 ,增加了產(chǎn)品的可靠性 。HASS 用 于快速檢測(cè)因生產(chǎn)過程引入的失效 、 產(chǎn)品的薄弱環(huán)境 及 HALT 中沒有發(fā)現(xiàn)的失效 , 這個(gè)過程確保產(chǎn)品在 HALT 中獲得的高可靠性得以保持 。 加速試驗(yàn)技術(shù)離不開相關(guān)設(shè)備的支持 , 加速試驗(yàn)

主要在兩個(gè)方面 ,試驗(yàn)前的優(yōu)化設(shè)計(jì)和驗(yàn)后的統(tǒng)計(jì)分 析 。試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)是在最優(yōu)化思想的指導(dǎo)下 , 通過廣 義試驗(yàn) ( 包括實(shí)物試驗(yàn)和非實(shí)物試驗(yàn)) 進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)的 一種優(yōu)化方法 ,它從不同優(yōu)良性出發(fā) ,合理設(shè)計(jì)試驗(yàn)方 案 ,有效控制試驗(yàn)干擾 , 科學(xué)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù) , 全面進(jìn)行

統(tǒng) ,是指尺寸在毫米到微米范圍之間 ,區(qū)別于傳統(tǒng)的大 于 1 cm 尺度的機(jī)械 , 但并未進(jìn)入物理上的微觀層次 。

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　 29 卷第 2 期 第

喻天翔等 : 機(jī)械可靠性試驗(yàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀和展望

261 　

微機(jī)械通�；� ( 但不限于) 硅微加工技術(shù)制造 , 與微 電子芯片類似 ,可大批量 、 低成本生產(chǎn) , 使性價(jià)比比傳 統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)大幅度提高 。微機(jī)械中的機(jī)械不限 于狹義的機(jī)械力學(xué)中的機(jī)械 , 它代表一切具有能力轉(zhuǎn) 換、 傳輸?shù)裙δ艿男?yīng) , 其中包括力 、 、 、 、 , 乃 熱 聲 光 磁 至化學(xué) 、 生物等 ; 微機(jī)械系統(tǒng)的目標(biāo)使微機(jī)械與 IC ( in2 tegrated circuit) 集成的微系統(tǒng) —— — 具有智能的微系統(tǒng) 。 MEMS 技術(shù)表現(xiàn)為多學(xué)科前沿高度綜合 、 交叉和滲透 , 應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛 ,目前 ,僅汽車電子 MEMS 的市場(chǎng)銷 售額就達(dá)到 241 億美元 。 正是隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的興起和發(fā)展 , MEMS 器件大量應(yīng)用于國防和民用產(chǎn)品中 , 采用這些 新型的微型產(chǎn)品要求高的可靠性 , 然而目前看到的實(shí) 際情況是這些新產(chǎn)品的可靠性較低 。許多這樣的新產(chǎn) 件的可靠性進(jìn)行全面 、 系統(tǒng)的分析研究 , 美國 Sandian 國家實(shí)驗(yàn)室以物理學(xué)為基礎(chǔ) , 自行研制了一套 MEMS [47 ] 器件可靠性測(cè)試系統(tǒng) , 一次可以試驗(yàn) 256 個(gè) MEMS 器件 , 并能發(fā)現(xiàn)失效的原因 、 失效時(shí)間及位置 。MEMS 器件可靠試驗(yàn)相關(guān)研究主要在兩個(gè)方面 , 一是試驗(yàn)方 法研究 ,由于微機(jī)械力學(xué)特性不能用常規(guī)方法測(cè)試 ,試 樣非常微小 ,安裝困難 , 受外界影響大 , 應(yīng)變的測(cè)試極 為困難 ; 二是失效機(jī)理的研究 , 與宏觀機(jī)械相比 , 微機(jī) 械呈現(xiàn)一些新的特點(diǎn) ,如表面粘附 ,摩擦和靜電對(duì)可靠 [48 ] 性的影響 。目前關(guān)于 MEMS 器件的可靠性相關(guān)研 究在國外相當(dāng)熱門
[49～51 ]

理模型 ,應(yīng)用失效機(jī)理的物理參數(shù)作為預(yù)計(jì)參數(shù) ,為機(jī) 械產(chǎn)品可靠性的預(yù)計(jì)指出了研究方向 。 3) 機(jī)械產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)是小樣本 , 有時(shí)候甚至是 零失效 ,因此利用其老化數(shù)據(jù)的獲取對(duì)小樣本或無失 效數(shù)據(jù)的可靠性評(píng)估方法的研究也是一個(gè)重要的發(fā)展 方向 。 4) 機(jī)械產(chǎn)品和電子產(chǎn)品不同 , 有著更為復(fù)雜的環(huán) 境應(yīng)力 ,因此環(huán)境應(yīng)力對(duì)機(jī)械系統(tǒng)材料老化 、 損耗過程 的影響和機(jī)械材料失效機(jī)理與環(huán)境應(yīng)力的關(guān)系研究也 是非常重要的問題 。 5) 加速可靠性增長目前還沒有具體 、 權(quán)威的解決 模型 ,對(duì)于機(jī)械類產(chǎn)品 ,應(yīng)用高應(yīng)力進(jìn)行加速可靠性增 長試驗(yàn)是非常有必要的 。但是加速可靠性增長的失效 數(shù)據(jù) ,具有變母體 、 變環(huán)境特點(diǎn) , 因此如何確定其加速 增長模型也是一個(gè)很迫切的問題 。 6) 美國可靠性分析中心 ( RAC) 一直堅(jiān)持鼓勵(lì)其組 織機(jī)構(gòu)廣泛收集機(jī)械產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù) 。在美國已經(jīng)建 立了三大機(jī)械產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)庫 NPRD291 ( Nonelec2 tronic Parts Reliability Data 1991 ) , RADC Nonelectronic 可靠性統(tǒng)計(jì) 、 試驗(yàn)技術(shù)等問題和微觀上材料的失效機(jī) 理及其老化過程等問題研究聯(lián)合起來 、 共同解決 ,才會(huì) 更有助于推進(jìn)機(jī)械可靠性技術(shù)的發(fā)展 。
參考文獻(xiàn) ( References)
　 Sineanth R M. Case history of a mechanical system reliability development
Pennsylvania USA , 1981. 19～23. 1 2 3 4 5 6

品沒有提供希望的或預(yù)期的可靠性 。和大型機(jī)械系統(tǒng) 對(duì)比 ,微機(jī)械和微機(jī)電系統(tǒng)的失效機(jī)理涉及到力 、 、 熱 聲、 、 光 磁等多個(gè)方面 , 更為復(fù)雜 。而且 MEMS 技術(shù)正 處于快速發(fā)展階段 ,人們對(duì)其失效機(jī)理知之甚少 ,因此 微機(jī)械的可靠性試驗(yàn)就非常重要了 。為了對(duì) MEMS 器

國內(nèi)還沒有如此系統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)體系 。 7) 微型零件在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 、 汽車行業(yè) 、 空間開發(fā) 、 飛 機(jī)工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用日見廣泛 。微型機(jī)械的失效機(jī)理 和宏觀的失效機(jī)理有很大變化 , 因此微型機(jī)械的可靠 性問題也是非電產(chǎn)品可靠性未來發(fā)展的一個(gè)焦點(diǎn)問 題。 綜上表明 ,機(jī)械可靠性試驗(yàn)技術(shù)問題的解決還存 在大量具有挑戰(zhàn)性的問題需要研究 , 只有把宏觀上的

,國內(nèi)這方面研究相對(duì)較少 。

5　 結(jié)束語

正是因?yàn)榉请姰a(chǎn)品失效有疲勞、 老化 、 磨損 、 腐蝕 等以耗損性故障為主的特點(diǎn) ,并且試驗(yàn)周期長 、 花費(fèi)巨

大且小子樣 。因此在目前機(jī)械的可靠性試驗(yàn)技術(shù)中存 在以下問題需要研究 。 1) 機(jī)械產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)有著自己的特色 , 目前 的可靠性標(biāo)準(zhǔn) 、 規(guī)范主要是針對(duì)電子產(chǎn)品而言的試驗(yàn) 規(guī)范和試驗(yàn)程序 ,沒有一個(gè)完善的針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的可

實(shí)施的可靠性試驗(yàn)方案 。 2) 機(jī)械可靠性產(chǎn)品的預(yù)計(jì)問題 , 目前在可靠性預(yù) 計(jì)技術(shù)上 , 對(duì)電子產(chǎn)品來說有一系列方法 , 其中包括 G JBZ 299B — 、 — 98 MIL HDBK — 217 和美國可靠性公司 近些年提出的 PRISM 軟件方法等等 。但是對(duì)于機(jī)械 產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)方法還處于靜態(tài)預(yù)測(cè) , 不能考慮衡 量其磨損老化過程 , 目前國外提出的可靠性概率 — 物

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  本文關(guān)鍵詞：機(jī)械可靠性試驗(yàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀和展望，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。