可靠性 下
2.可靠性试验 　　可靠性试验是对产品的可靠性进行调查、分析和评价所使用的一种手段。它可 以是实验室内试验，也可以是使用现场试验。 　　进行可靠性实验的主要目的是为了详细地分析产品在试验中发生的每一个失效 的原因和后果，并研究可能采取的有效改进措施。 　　可靠性试验分类的方法很多，根据试验的目的、方式或用途不同、可以有不同 的分类方法。如： 　　根据产品在试验中所处的状态，可分为工作寿命试验和贮存寿命试验。 　　根据样品在试验中承受应力的强度，可分为正常寿命试验和加速寿命试验。 　　按照寿命试验的目的术同，它可分为可靠性验证试验和可靠性测定试验。前者 是为了确定产品的可靠性指标是否符合标准或合同中规定的要求；后者则是用来评估产 品的可靠性特征量，只需按规定的试验方法进行试验，并把试验结果写成试验报告。 　　按照统计方法对可靠性数据要求不同，又可分为余数寿命试验和截尾寿命试验 。前者需相当长的试验时间；后者又可根据截尾的方式分为定数截尾、定时截尾和逐次 截尾寿命试验。 　　定数截尾试验是事先规定一个失效数字，当试验进行到出现规定的y台失效时就 停止试验。它常用于价格昂贵或要求失效时间较准确的情况。 　　定时截尾试验是事先规定一个试验截止时间，当试验进行到规定的截止时间时 ，无论是否发生失效或失效多少，均停止试验。 　　逐次截尾试验就是逐步地使用部分试样，在不同的时间内停止试验，它多用于 现场试验数据的分析。 　　无论那种截尾方式，根据样品失效后是否替换好的样品继续试验，又分为有替换试 验和无替换试验。这样，就可组合成下列八种常用的可靠性试验类型： 　　①无替换定时截尾寿命试验； 　　②无替换定数截尾寿命试验； 　　③无替换定时逐次截尾寿命试验； 　　④无替换定数逐次截尾寿命试验； 　　⑤有替换定时截尾寿命试验； 　　⑥有替换定数截尾寿命试验； 　　⑦有替换定时逐次截尾寿命试验； 　　⑧有替换定数逐次截尾寿命试验。 　　上述可靠性试验方法，凡是已有标准试验方法的，如 GB1772《电子元器件失效率试验方法》，GB5080《设备可靠性试验》等，应优先采用。 　　3·可靠性分析 　　最常用的可靠性分析方法是失效模式和效应分析（FMEA）及故障树分析（FTA）。失 效分析是在产品设计中，分析各种可能的失效对其可靠性的影响。国际电工委员会（IE C）在1985年制定国际标准IEC812，以统一失效分析程序。我国已于1987年等同采用IEC 812发布为GB7826《失效模式和效应分析（FMEA）程序》，该标准不仅阐述了 FMEA，而且也阐述了 FMEA的扩展即失效模式效应及危害度分析（FMECA），所有用于FMEA的一般定性分析均可 适用于FMECA。 　　FMECA是从装配等级最低的硬件单元开始，对每一个潜在的故障模式分类，区分发生 的概率，分析其对系统任务和安全产生的影响，最终列出故障模式及故障原因表，给予 消除或遇到可能的故障模式或减少其发生概率的FECA报告。 　　故障树分析方法（FTA）与FMECA或FMEA的顺序相反，是从产品系统到部件，再到元 器件分析其失效原因与结果的逻辑关系。我国也已制定为GB7829《故障树分析程序》。现 根据 GB7826和 GB7829对 FMEA与 FTA作些概要的介绍。 　　（l） FMEA和 FMECA 　　1950年，美国的飞机制造业首先把FMEA应用于战斗机操纵系统的可靠性分析上，尔 后，又扩展应用于不同的机械产品中。它一般只进行定性分析，使用简便，不需很多的 数据。后来，FMEA又发展为FMECA，可以进行定量分析，并制定为美国军用标准MIL－ST D－785B，广泛应用于可靠性设计分析。 　　GB7826－IEC812标准中规定了 FMEA与FMECA的基本分析步骤。 　　①定义系统及其功能和最低的工作要求。 　　一个系统的完整定义包括它的主要和次要功能、用途、预计的性能、系统的约束条 件和构成失效的条件等，还应包括系统工作的每个模式及其持续工作期内的功能说明。 定义要求包括定义功能要求，即工作和不工作状态下所规定的特征、所有相关的时间周 期和全部环境条件；定义环境要求，即系统预期的工作环境、贮存环境，如温度、湿度 、辐射、振动、压力等。此外，还要考虑到所有适用于生产管理、使用时的副产品以及 有关其它影响系统设计的因素。 　　②拟定功能和可靠性框图以及其它图表或数学模型，并作文字说明。 　　方框图至少要说明： 　　·将系统分解为包含功能关系的若干主要的子系统； 　　·对每个单元都适当地标明其输入端、输出端和识别代码； 　　·能提供“故障一安全”措施的所有冗余，替换信号通路和其它工作特性。 　　③确定分析的基本原则和用于完成分析的相应文件。 　　GB7826的附录A推荐了表1分析文件格式： 　　　　　　　　　　　　　　表1 失效模式效应及危害度分析表 |设备名称 |功能 |识别代码 |失效模式 | |1 |结构失效（破损 |18 |错误动作 | | |） | | | |2 |捆结或卡死 |19 |不能动机 | |3 |振动 |20 |不能开机 | |4 |不能保持正常位 |21 |不能切换 | | |置 | | | |5 |打不开 |22 |提前运行 | |6 |关不上 |23 |滞后运行 | |7 |误开 |24 |错误输入（过大 | | | | |） | |8 |误关 |25 |错误输入（过小 | | | | |） | |9 |内部编辑 |26 |错误输出（过大 | | | | |） | |10 |外部编辑 |27 |错误输出（过小 | | | | |） | |11 |超出允差（上限 |28 |无输入 | | |） | | | |12 |超出允差（小限 |29 |无输出 | | |） | | | |13 |意外运行 |30 |短路（电的） | |14 |间歇性工作 |31 |开路（电的） | |15 |漂移性工作 |32 |漏泄（电的） | |16 |流动不畅 |33 |对于系统特征、 | | | | |要求和运行限制 | |17 |错误指示 |　　 |的其它独特失效 | | | | |条件 | 　　⑤找出失效的检测、隔离措施和方法。 　　说明失效模式的检测方法，列出并分析与正在考虑的失效模式具有相同表现的其它 失效模式。还应考虑工作期间冗余单元是否需要单独的失效检测。 　　⑥找出设计和工作中的预防措施，以防止发生特别不希望发生的事件。 　　⑦确定事件的危害度（FMEA）。 　　GB7826的附录B提供了危害度的4级尺度。 　　（见表3） 　　　　　　　　　　　　　表3 失效效应危害度一览表 |危害度等级 |危害状态 | |4 |可能成为主要系统丧失功能，从而导| | |致系统或其环境重大损坏的潜在原因| | |或造成人身伤亡潜在原因的任何事件| |3 |可能成为主要系统丧失功能，从而导| | |致该系统或其环境的重大损坏的潜在| | |原因，而又几乎不危及人身安全的任| | |何事件 | |2 |能造成系统功能、性能的退化而对系| | |统成人员的生命或肢体没有可感觉的| | |损伤的任何事件 | |1 |可能成为系统功能，性能退化的原因| | |而对系统或其环境几乎无损坏，对人| | |身安全无损害的任何事件 | 　　⑧估计失效概率（适用 FMECA）。 　　每种假定的失效模式发生的概率是通过使用分析的方法导出的。估计在特定工作环 境下，一种特定的失效模式发生的概率。 　　⑨对考虑的多重失效的特定组合进行调查（选作）。 　　⑩分析报告（即提出建议）。 　　FMEA或FMECA的分析报告应包括一个详细的分析记录和摘要。 　　摘要中应写明对分析方法、分析级别、假设和基本规定的简短说明。此外还应有： 　　·为设计师维修计划和使用人员提出的建议； 　　·最初单独发生而又引起严重效应的失效； 　　·已经作为FMEA或FMECA的结果被采纳的设计变更。 　　（2）故障树分析（FTA） 　　故障树分析方法（FTA）与FMEA分析顺序相反，是从产品系统到部件，再到元器件， 分析其失效原因与结果的逻辑关系。 　　故障树是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，它用事件符号、逻辑的符号和 转移符号描述产品系统中各种事件之间响果关系。 　　FTA于1961年提出，首先应用于“民兵”导弹发射系统，后来推广到核能、化工等 领域，成为分析复杂系统可靠性和安全性的有力工具和有效方法。 　　FTA包括定性分析和定量分析。前者的主要目的是寻找与系统有关的故障事件发 生的原因和原因的组合，即寻找导致顶事件发生的所有故障模式；后者的主要目的是当 给定所有底事件发生概率时，求出项事件发生的概率及其它定量指标。在系统设计时， FTA可帮助判明潜在的故障，以便改进设计。 　　GB7829《故障树分析程序》告诉我们，在绘制故障树时，要熟悉产品系统，列出 故障事件，分析各故障之间的逻辑关系，逐级有层次地放置基本的独立的故障事件，采 用故障树符号联接表示因果关系，简化和整理故障树，消除任何反馈通道等。 表4表示各种故障树的符号及其涵义。 　　　　表5： |分　类 |符　　　　　号 |说　　明 | |事件 |[pic] |底事件以外的其他 | | | |事件，包括顶事件 | | | |和中间事件的说明 | | | |，一般在建树时用 | | |[pic] |第事件，代表不见 | | | |失效或人为失误等 | | |[pic] |未展开事件，其输 | | | |入无须进一步分析 | | | |或无法分析的事件 | | |[pic] |条件事件，当给定 | | | |条件满足时保留， | | | |否则删去 | |子树转移 |[pic] |特别的一个完整部 | | | |分（小树）转移到 | | | |另一处复用，A是标| | | |号 | |逻辑门 |[pic] |与门，全部输入存 | | | |在时才有输出 | | |[pic] |或门，至少一个输 | | | |入存在时即有输出 | | |[pic] |异或门，仅当一个 | | | |输入存在时才有输 | | | |出 | | |[pic] |禁止门，若禁止条 | | | |件不成立，即使有 | | | |输入也无输出 | | |[pic] |表决门，n个输入中| | | |至少有m个存在则有| | | ...
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