可靠性强化试验定量评估方法
姚 军 曹心宽 姜同敏
(北京航空航天大学工程系统工程系，北京100083)
摘 要：介绍了国外最新可靠性强化试验基本概念、各种应力极限分类和试验过程，阐述了强化试验的基础理论．针对可靠性强化试验无法进行定量分析的问题，引入应力强度干涉模型理论，运用干涉模型分析了强化试验中的产品失效原因，即试验环境应力大于产品工作极限应力．通过分析工作极限应力与产品实际使用环境应力的相互关系，推导了利用强化试验数据计算产品可靠度的相关公式，将定量分析 l入强化试验中．并举具体计算实例说明了该方法的可行性．在此基础上，运用干涉模型和可靠度计算公式，分析了强化试验提高产品可靠性的2种基本途径：改进设计和提高工艺水平，进一步阐述了可靠性强化的基本原理．
关 键 词：可靠性评估；定量分析；干涉模型；可靠性强化试验
中圈分类号：TB l14．3
文献标识码：A 文章编号：1001—5965(2006)01—0117．04
Quantitative assessment approach of RET based on interference modeI
Yao Jun Cao Xinkuan Jiang Tongmin
(Dept of System Engineering of Engineering Technology，Beijlng University of Aeronautics and Astronautics，Beljing 100083，China)
Abstract：RET(reliability enhancement testing)is the most advanced technology in western countries．RET’s concept，process and stress limit classification were introduced．The basic theory of RET was explained．Interference model was intmduced into RET，to settle the problem that RET couldn’t be analyzed quantitatively．The failure mechanism occurred in RET was analyzed by using interference mode1．Because the test stress was higher than
the operation stress limit of product，almost all products in RET failed．By analyzing the interdependence between the operating stress f0und in RET and the stress in actual operation environment，the formu／a for reliable probability was deduced based on interference mode1．Then an example was given to explain this approach’s feasibility．RET could improve the reliability of products by improving the quality of design and manufacturing process．By using the interference model and the deuced formula，two ways of improving the reliability of products were analyzed．And also the basic principle of RET was explained based on the mode1．
Key words：reliability estimation；quantitative analysis；interference model；reliability enhancement testing
可靠性强化试验RET(Reliability Enhancement Testing)是一项新兴的技术，上世纪90年代初发源于美国¨· ．传统可靠性试验为环境模拟试验，其特点是尽可能地模拟产品的典型真实环境，再加上设计裕度来确保产品可靠性．与传统可靠性试验的思路相反，可靠性强化试验是一种激发试验，它是用人为施加高试验应力的方法，加速激发产品潜在缺陷来达到提高可靠性的目的．RET突破了传统可靠性试验的思路限制，试验时间短、费用低，顺应了日新月异的技术发展趋势，所以RET必将带来可靠性工程的一次新的技术飞跃 ．RET与可靠性增长试验同属于工程研制试验，但目前RET中没有增长模型，无法进行定量分析．应力强度干涉模型根据产品的应力和强度相互关系分析产品的失效，在传统可靠性工程中主要应用于机械产品可靠性分析，本文将这一模型理论运用于可靠性强化试验中，推导出了利用 ，强化试验数据计算产品可靠度的相关公式，将定 力量分析引入RET中，解决了RET无法进行定量分析的问题．最后，根据干涉模型和推导的可靠度计算公式，分析了通过强化试验提高产品可靠性的2种基本途径．
1 可靠性强化试验介绍
1．1 应力极限分类
在可靠性强化试验中，涉及到多个应力极限，如图1所示，从低到高，其定义如下 ：
1)技术规范极限：由产品使用者或制造者规定的应力极限，产品预期在该极限内工作；
2)设计极限：设计这种产品在该极限内工作不会失效．技术规范极限和设计极限之差称为设计余量；
3)工作极限：实际产品在该极限内工作不会失效．工作极限可以通过可靠性强化试验测定；
4)破坏极限：产品能在其范围内工作而不出现不可逆失效的应力极限．破坏极限可以通过可靠性强化试验测定；
5)ESS(Environment Stress Scanning)极限：ESS试验是在交付最终产品前的一个筛选过程．ESS极限可通过可靠性强化试验确定，而且通常处于工作极限之内；
6)RET极限：RET试验过程中施加的最大应力．RET显然不会超过破坏极限．各种应力极限中，工作极限应力最受关注，因为一旦超出这一极限，产品就不能正常工作．对于研制阶段的产品，工作极限与破坏极限之间一般都有较大距离，RET主要通过提高工作极限缩短这段距离，最终达到提高产品可靠性的目的．
1．2 可靠性强化试验过程
RET采用步进应力方式给产品施加应力，施
加的应力包括三轴六自由度振动、温度、湿度和电
应力，或者是它们的组合
2 依据干涉模型计算产品可靠度
2．1 运用干涉模型分析产品的失效原因
根据1．1节中工作极限应力的定义，可知产品能否正常工作取决于产品的使用环境应力和工作极限应力的关系．当产品的工作极限应力大于使用环境应力时，能够正常工作；反之则不能正常工作．设产品的工作极限应力为s，使用环境应力为 ，则产品能够正常工作的条件为
S> E或S—E >0
在实际工程中，产品实际使用环境应力和产品的工作极限应力都是随机变量，将两者在同一坐标系中表示(图3)，横坐标表示应力，纵坐标表示应力分布的概率密度，函数f(S)和h(E)分别表示工作极限应力和使用环境应力的概率密度．当5的均值大于 的均值时，在图中阴影部分表示的两者的干涉区就有可能发生工作极限应力小于使用环境应力的情况，即失效的情况 ．
2．2 依据干涉模型推导可靠度的计算公式
