【国家标准(GB)】 设备可靠性试验 试验周期设计导则

中华人民共和国国家标准
设备可靠性试验
试验周期设计导则
Eqaipment reliability testingGuidance for the design of test cycles本标准与GB5080.1一86《设备可靠性试验总要求》一起使用。1适用范围
UDC 621.3-192.001.4
: 001. 5 : 519.2
GB 5080.2-86
1.1本标准适用于GB5080.1中第8.1和8.2条所述的设备可靠性试验工作条件与环境条件试验周期的设计。
1.2推荐的试验条件见GB7288一87《设备可靠性试验推荐的试验条件》。当“推荐的试验条件”不适用时，本标准给出试验周期设计的一殷程序。它为需要精确模拟实际使用条件的特定设备可靠性试验的试验周期设计规定了详细的步骤和方法。1.3本标准适用于试验室试验，但就L作条件（包括负荷、电源供给等）而言，也适用于现场试验。1.按本标准设计的试验，一般不能代替通常的鉴定试验、功能试验、环境试验。专用术语
2.1试验周期：有关产品标准所规定的、建立在实际使用为基础的各种试验条件（工作条件与环境条件）的组合师序。
2.2活动状态：设备本身具备的条件、使用的状态及设备遭受外部环境应力的情况。2.3-L作参数或环境参数：设备经受的化学或物理的应力或各类应力的组合。例如：负荷、能源供给、环境温度、搬动等。
2.41作参数或环境参数的严酷度：表示每一I作参数或环境参数的最值。它可以确定作用于设备的应力水半。例如：电压降低100%，环境温度+70℃等。2.5严酷度等级：相应产酷度范围内，两个规定极限之间的严酷度区间。例如，环境温度严酷度等级+15～+35℃等。
2.6环境条件：在一定时间内，出各单一环境参数及其严酷度的组合所构成从外部作用干设备的物理，化学条件。
2.1工作条件：由各单一T.作参数及其严酷度的组合所构成并与设备运行有关的条件。2.8试验严酷度：试验过程中，适用干产品的T.作或环境参数严醛的程度。2.9代表性严酷度：是指经过判断而选定的试验严酷度。在该严酷度中，产品的失效率应近似地等于整个严酷度等级内的平均失效率。3试验条件的一般考虑
可靠性试验的月的通常是验证或测定设备的可靠性特征。设备的可靠性特征量很大程度取决实际使用过程中［.作条件与环境应力的恶劣程度。般来说，希望试验可靠性与使用可靠性相一致，困而试验条件应尽可能与对设备起支配作用的使用条件相一致。然而，实际使用条件是十分复杂的，不可能通过试验设施详细地重现这些条件。因国家标准局1 98号 -11 -1 9 发布1987-10-01实施
GB 5080.2--46
此，只有细致地调查、分析、与检定工作条件、单一与组合环境的影响及应力施加的顺序并通过可靠性试验条件把重要的数加以模拟，才有可能使两者之间的结果比较一致。试验时，可以缩短低应力条件（例如空载、空转等）下的工作时间以压缩试验时间（日历时间），但-般应避免过应力条件下的加速试验。大多数情况下，在恒定条件下进行试验从效果上看是不好的。必须设计一个试验周期，提供适当的若干不同的工作条件与环境条件（它们有些是组合）的顺许。实际上，这样的试验周期也只能是实际使用条件的一种近似。
细致合理地设计试验周期，可以达到一种较接近于使用条件的精模拟或粗拟。粗模拟的试验周期可以十分简单，而精模拟的试验周期就较复杂，也更接近于实际使用条件，但在试验中实现起来所花的费用也较大。当试验结果关系重大时（如设备失效会引起不安全或造战巨大的经济损失或环境污染等严重性后果等）,试验周期的设计建议采用精模拟，反之，若设备失效后果并不严重（如般的求音机、电视机、收音机等），可采用粗模拟。粗模拟周期与精模拟周期的设计程序是基本相同的，两者主要是对使用条件模拟精度上的差别。粗模拟周期可在选择环境参数数目及其应力水平值、这些参数的组合与顺序、设备工作的功能模式等在一个或多个方面进行适当的简化。因此，粗模拟周期可由精模拟周期导出。本标准所叙述的试验周期设计程序主要是精模拟的。试验周期的设计应遵循如下原则：在试验周期中，全部主要的环境参数与工作参数的组合及与这些参数有关的持续时间或频率，都应与设备使用寿命期中所出现的情况相似。然而，每一步中，都应当考虑到模拟条件在技术上实现的可能性及所花的费用。4使用条件的详细说明
使用条件通常包括若干尚时地或顺序地出现的工作参数与环境参数，其中每一参数的应力水平（严酷度），都可能引起设备的失效。4.1工作条件
应考的作参数如下（可参见GB5080.1)：。功能模式（设备不I\作应作为功能模式之一），待处理的输人数据或资料
负荷条件：输出功率大小、静负荷等；d．工作人员或维护人员的实际操作；e。支援供给：如能源，冷却、润滑等。工作参数的严酷度规定出工作时所受的应力。4.2环境条件
起主要影响的环境参数分气候参数、机械参数及其它参数三组。它们在表1、表2和4.2.3款中列出。所列参数虽不完全，但可用作核对一般有较重要影响的参数的捡查清单。必须考虑所有参数的严酷度及其持续时间或频率。在特殊情况下，还应对重要参数的应力水平加以详细说明（如应力水平的时间分布说明），以便能转换为第5章要求的适当的试验严酷度。极端环境条件的有关资料及环境参数与严酷度分类，详见GB4796一84《电I电了产品环境参数分类及其严酷程度分级》。
4.2.1气候环境参数
气候环境参数应当包括室内与室外条件的各种气候环境参数。它们有些是紧密相关的，必须同时期以考虑。
气候环境参数见衣1。
环境温度
温度变化率
太阳疆射
4.2.2机械环境参数
机械环境参数见表2。
碰撞（重复冲击）
跌落与颜间
自由默落
恒加速度
4.2.3其它环境参数
GB 5080.286
气候环境参数
表2机械环境参数
气候图
范围、变化率
种类。速率
被形。值加速度，持续时间、方向被形、峰值加速度、持续时间、方向跌落高度、着地点
下落高度、姿态
波形、频半范围、幅度或加速度，方向加速度、方向
声压级，频刺范国
某些精况下，如下参数亦应加以考虑：传导或辐射电磁干扰，静电放电及雷电效应腐蚀件的大气污染或魔蚀性物质的影响，例如：灰尘、盐雾、工业大气等，c.
液体设渍或液等！
核辐射、X射线辐射等：
GB 50$0.2—86
e，生物因素，例如：菌类、昆虫等。4.3工作参数与环境参数的关系
工作参数与环境参数在某种程度上常常是这一参数与另一参数的组合。在很多情况下，某些参数与其它的一些参数同时出现或互相独立存在，并且对严酷度关系较大。同时，这些参数的严酷度也有类似关系。因此，当分析使用条件，设计试验调期时，工作参数与环境参数的关系必须加以考虑。各参数的关系或严酷度间的关系可能存在图1所示的情况。万存的参数或严酷度
总是同时地存在的参数或严酷
度，它们可以作为一个组合参
数来处理。
互斥的参数或产酷度
绝不同时存在的参数或严醛度，它们可以在完全不同的使用阶
段或活动状态存在。某些参数
不同的严酷度总是相互排斥的。从属的参数或严醛度
只是在另一参数或严酷度存在
时才存在的参数或严酷度。如
右图严酷度（额定作）只
从屏卡严酷度（电流接通）
而存在。
-独立的参数或严酷度
仅仪在偶然的机会才同时存在
的参数成严酚度，其同时存在
的概率与采用的每一参数载严
酷度的相对持续时间是成正比
图1各参数或严酷度相丘存在关系图设计试验周期时，找出应组合在试验周期中的参数与严酷度的关系是重要的。此外，还应考虑到由两个或多个参数的组合或参数顺序所产生复合影响的程度。这些影响取决于引起设备失效并维持其失效的各种参数的情况。当这些组合对失效的影响较大时，有关参数在试验周期中应组合或保持正确的顺序；当组合对尖效的影响不大时，则这些参数在试验周期中，在时问上可以不虑。
5试验周期的设计程序
某一设备的使用条件会在设务寿命期内随时间而变化。试验周期的设计，应考虑设备在此期间所遇到的使用条件的严醛度及其持续时间与顺序，从而反映这些变化。如有必愛，可以考虑完全不同的特殊的使用条件，对某设备及同类设备按需要设计独立的试验周期。GB 5080.2—86
试验周期设计的方法和步骤概如下（详细的实例见附录A）：在使用条件较简单或对试验周期设计较有经验的情况下，下述步骤可参照选用。5.1第1步．活动状态的划分
设备寿命的有关部分可按情况划分为性质不同的活动状态，以表示典型的工作与（或）环境分布。其目的是把总的使用条件分解为便于单独处理的某些组成部分。应决定每一活动状态的持续时间与设备寿命有关部分总时间的比例关系。这·一比值同下述步骤中由其它相似的已知使用条件的对持续时间一起，决定在试验周期中的相对持续时间。5.2第2步：工作参数与环境参数的鉴别及其关系应鉴别与每活动状态有关的工作参数与环境参数。环境参数应尽可能按国家标准GB2421~2424—81《电！电子产品基本环境试验规程》确定，可用第四章所列的环境参数一览表检查主要的环境参数。值得注意的是：某些需要考虑的特殊参数尚末在表中全部列出。可以略去那些对设备可靠性影响不大或并不重要的L作参数与环境参数。在这一步中，最重要的是鉴别那些对设备有上要影响的参数，特别要注意查清那些有疑问的参数，某些参数可以按要求分别以短期环境试验来论证设备对某--环境的适应性，而不--定把它们全部包岁在可靠性试验之中。每重要参数的持续时间或出现次数（如碰撞等），应通过估计其出现的比率或频率，把它们与活动状态的持续时问联系起来。
参数间的关系，应作定量的分析和注释，其结果可供第4步使用。5.3第3步：严酷度的估计
应当估计每一适动状态中每种[作参数与环境参数的严酷度。对每参数的预期严酷度范围,应划分为若十“严酷度等级”并分别以试验产酷度（代表性严酷度）表示。代表性严酷度应有一标准化程序或分类等级。可依照GB2421中的有关符号表示各种环境参数，玛限定严酷度等级数以达到简化试验周期的结果是可行的。
5,4 第4步： 组合的估计
如本标准4.3条所述，有关工作参数与环境参数常常是同时出现的，如果是这样的话，这些参数但试验周期中组合时，应优先选用。当怀疑是复合影响时，只要在技术上和经济上做得到，就必须进行纽合。应估计对设备失效率有重要影响的严酷度等级与参数的关系，以便使它们能适当地表示在试验周期之中。对重要的组合，应当加以必要的说明，并估计每一重要组合的持续时间与活动状态的持续时间之比。
各组合的相对持续时间定要根据“相互关系的类型”进行选择。图2的例子-可以阐明这一间题。互存
GB 5080.2—86.
图2相对持续时间的例了
相对持续时间
数数音
0.10.40.1
1.10.40,04
GB 50$0,2-66
结合上例可得出适用于计算组合相对持续时间的一般公式：对单一参数与相对持续时间拟d（r）与d（）表示。对组合的参数a与相对持续时间以d（，y）表示。互存: d (x, y)=d (r)-d (y)
斥：d(αμ)-
从属：x从属于y，d（a，y)=dz),d（u) 中的最小量。独立：d(a，)-d(α).d()。
与时间有关的参数可独立地出现在试验周期之中，其保持的相对持续时间是：d (rer)=d (α)-d (a y)-d (1, 2)d (ep )=d (y)-d (a, y)-d (y z)-..为了检查总的相对持续时间等于1，可计算该时间。然而用第了步简例所示的图解祛，将更为直观和方便。附录A中的实例指出了对组合持续时间完整的计算。当x参数给出的是频率f而不是持续时间时，例如严酷度100m/s2，每小时碰撞10次，发生次数（)，其组合计算是
n (t, )=f (r)-d (u)
般情况下，任何两个或多个参数的关系，可通过表格的形式以垂直方向表示活动状态的相对持续时间或发生次数，而工作参数以水平方向表示（或者反之）。以行和列这样的简化表示方法是可取的。
6.5第5步：全部活动状态的累加试验期的设计可用系统遍近法。用表格表示每一活动状态每一严酷度等级（代表性严酷度）的持续时间或发生次数的组成是可行的。汇总表将为制定试验周期提供定量的数据。在这些累加中，从每一活动状态至某-等级的持续时间（或频率）乘以（活动状态）/（总），因而这些累加与总持续时间有关。如果全部活动状态中的参数及严酷度等级使用样的定义，则这些累加可以简化，单一与组合参数的所有严酷度等级应有选择地包含在这一步之中。单一参数的持续时间，根据它们在组合中出现的情况，可以简化。在复杂的情况下，对所有组合的每一参数的简化计算是相当困难的。其至在简单的情况下，这样做也不容易。各组合中，单的某一等级的持续时间或频率，在第7步设计最后的试验周期时，可用叠加法以其总的出现次数来代表。然而，在这种情况下，累加的检查一定要适当的修改，且其总和将会超过1.000。
第5步最后形成的表格，除了完全保持单一因素与不划分为活动状态之外与第4步是相似的。在此程序中，省去的各种活动状态将不会再在此程序或试验周期中出现。在复杂的情况下，把第5步暂时分为两步或更多步是有用的。5.6第6步：关铺环节的检查
在着手设计试验周期之前，应对第5步制定的表格内容进行检查并减少环境参数与严酷度等级。减少的原则是：在定程度上，不会影响到失效率发生显著的变化。应特别注意检查代价昂贵的或难于产生的环境参数与组合环境。在这一步中，亦应考虑各参数顺序、严酷度等级及其在试验周期中的组合。当选取相连的参数顺序时（特别是潮湿后接着低温），应注意到会引人附加影响的条件的配对和分组。此时可制成修正表。5.7第7步：试验周期设计
第6步的修正表形成了可靠性试验周期设计的基础。决定试验周期的长短是否适当时应当考虑到：。试验周期的长度应足够长，以便使试验切实可行。其长度通常内第6步表内相对持续时间的最小值所决定。
GB 5080.2--86
b.对以时间为基础的试验来说，试验周期又不能太长，以便能满足GB5080.1中第8.1条的规定。
然后，所有相对持续时间通过周期长度按比例增加的办法，转换为适用于某一周期的持续时问并修正周期的完整性及周期中的碰撞次数。最后，进行试验周期设计与检查。为了获得合适的试验周期长度，引人未被包含在表格中的组合是需要的，然而应尽可能从技术可行性和经济性等方面简化试验程序。在试验周期中，一定要设置合适的维护点，以便执行预防性维护计划（见GB5080.1中第8.3条）。同时，应标出其体试验方案所要求的性能检测点。在试验期中，对试验中断后继续试验的有关程序应加以说明。如无另外规定，一般应在中断点处继续进行试验（见GB5080.1中第10.1条）。试验周期简示于图3（更完整的例了，详见附录A）。在详细的可靠性试验规范中，应给出试验周期图（见GB5080.1中第5、6两章）。6试验周期的文件汇总
为判断试验周期是否已包含了受试设备可能出现的典型应用情，并使其在试验室试验中具有必要的再现性，试验周期应给出有关资料。有关资料标题与内容如下
应用范围：应详细清楚地明确和限定试验周期的应用范围。模拟等级，假如有同样适用的其它试验周期时，应作出必要的说明。设备寿命的有关部分：对试验周期中各种活动状态应加以说明。在某些情况下，还应指出不予考虑的活动状态。
确定严酷度的基本假设：应说明确定试验周期严酷度所使用参考资料来源与有关假设，注释特殊重要参数与被忽略参数及严酷度范围的极限。给出用作设计试验周期的基本相对持续时间及与之有关的表格。
试验周期的说明：试验周期的每一时间周期、严酷度应加以详细说明。如果是参考适用的有关标准进行试验的，亦应说明。
有关简化的注释：试验周期最后的设计（第7步）如有简化，应予说明。适用性的可能效果与基本假设，亦应指出。
试验周期图：应绘出试验周期图。有关参数及其关系：
环境的：低温）
上作的，电源供络
GB 5080.2-86
有关持续时间：
低温严酪度 A ,0,1
高温严酷度 B ,0.4
只有电源接通
时才工作
按确定的比例绘制试验周期图如下：温H
版临A
正源接通
电源断F
电源供给接通（on）
L作工作(op)
d(ed(Bup)
d(Bion)
d (AI, op) - d (A,)+d (op) =0.04d (H i, op)=d (B,).d (op) = 0.16d d(B+, on)=d (B,)-d(on)=0.25
图3简单的试验周期bzxZ.net
GB 5080.2—86
附 录 A
详细的实例
(参考件）
本导则第5章所述的程序和步骤，实际举例如下：本实例只作为应用试验周期设计的程序和步骤进行周期设计的一种辅助手段，并不作为标准的试验周期。推荐条件及标准的试验周期在GB7288一87中，另行叙述。本实例的基本条件如下：
设备：手提式电池供电声级计。应用范围：该仪表用丁室内、室外、陆用车辆与船上测量，而工作的全过程并非手提使用。由一使用地点到另一使用地点的水陆运输过程中，仪表均处于“不通电”状态。气候区：冷温带。
设备可靠性试验打算包括的条件是：设备从仪表贮存处取出，直至设备使用后送回原贮存处为止。模拟等级：精模拟。
第一步，活动状态的划分
设备寿命的有关部分！（总），按照设备典型的工作与环境分布概况。划分为活动状态的持续时间，以（活动）表示。并以d（活动）=f（活动）/t（总）确定相对持续时间如表A1。表A1
活动状态编号
活动状态说明
声级让从贮存地运输到测盘地点安装，并移往另一测虽点，拆下运回存地点
在室外及室内固定使用
在船上与陆上车辆（卡车、小汽车，火车、冯车等）使用*
第二步：有关工作参数与环境参数的鉴别：0.3
相对持续时间
对声级计的可靠性有重要意义的有关.工作参数与环境参数进行鉴别，确定每活动状态有关参数的相对持续时间：d（参数）=（参数）/t（活动），明确每一活动状态的各参数，包括暂定的、代替的参数及（或）频率。详见表A2。*包括声级计准备测盘的全部时间。签
功能模式：测盘，备用、电池断开温度：低退与高温
高速变温：大」i1℃/min
度：（湿）大于65%RH，大I15℃碰摘；10 m /s2峰值
自由跌落：大于5mm
振动：大于1mm或大于S\/s\有效值GB5080.2--86
状态1
在测量或备用时，电池处于接通状态。关系的说明：
功能模式
测量：除电池断开及备用外，其它独立。备用：除电池断开及测量外，其它独立。电池断开：除测量及备用外，其它独立。温度：独立于其它参数。
变温：独立于其它参数。
禄度：除温度小于15℃外，其它独7.。碰撞：除板动与白由跌落外，其它独立。自由跌落：从属于电池断开，除振动与碰撞外，其它独立。振动：除碰撞与自由跌落外，其它独立。第三步，严酷度的钴计
相对持续时间或发生次数
状态2
状态3
利用获得的数据分析各工作参数考环境参数的严酷度，以决定每一活动状态内严酷度等级的相对持续时间或出现次数：
d（等级）={（等级)/I（活动状态)。制定总表如表A3（见表A3)。
第四步，组合的估计
估计各参数及严酷度等级的关系，并以表格表示其结果。在此情况下，所有「作条件是相互排斥的，因而以表格衣示[作参数放其相对应的重要的环境参数组合就足够了。如表A4所示。去除某些组今的理由如下;
活动状态1
高瀛、碰撞：考虑其影响比低温、碰撞小得多。温度、自由跌落：已被低温、碰撞所代替。低温、振动，已被低温、碰撞所代替。高温、振动：已含十活动状态3之中。混度组合的影响可忽略不计。
活动状态
和参数
状态1
功能模式
温度变化
1.稳定状态
(恒温）
GB 5080.2—B6
.作和环境严酷度等级
严酷度等级
- 35 ~ - 5 ℃
-5~+15 ℃
+ 15 ~ + 35 ℃
+ 35 - + 65 C
温差小于50℃
相对湿度小干85 %， + 15 ~ + 45 C相对湿度大 F85%, + 15 ~ + 30 ℃相对湿度大于85%，+ 30 ~ + 45 ℃相对湿度大于90，+15～+40 ℃
（变温循环）
相对湿度大十0.3℃/min
由跌落
状态2
功能模式
（恒）
（变温循环）
等效半正
1~129,16ms
12~309,6ms
5-30mm
30~55mm
等效低弦
10~150Hz
小于4mm19.
4mm或1g,~8mm或2g.
- 35 - 5 r
- 5 ~ + 15 ℃
- 15 - + 35 r
+ 35 - + 6 ℃
相对湿度小185%，15～+45℃
相对迹度大于弱肾，+ I5 ~ + 30 C相对湿度大 }85 % + 30 ~ + 15 r相对径度大 F90%， + 15 ~ +40 C大Fo,3 c / min
代表性严醛度
电池断开
+ 25 t
+ 55 t
- 25℃,+25 ℃
80%，+25c*
95%，+25℃
95%，+40
95%，+25~40℃
25g斤
3.5mm或19
7.5mm或2g.
电池断开
+ 55 ℃
80%，+ 25 ℃
95 %,+ 25
95 %+ + 40 ℃
9516,+25~+40'
相对持续
时间或发
生次数
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