了解一下美国可靠性强化试验

80年代初就在应力筛选迅速发展的同时，人们就已经注意到由于设计潜在缺陷的残留量仍不少，为可靠性的提高提供了可观的空间，另外，还有价格和研制周期问题，这是当今动态市场竞争的焦点，实践证明可靠性强化试验正是综合解决这一问题的**方法。RET获得的可靠性比传统方法高得多，更可贵的是RET在短时间内就获得早期高可靠性，无需像传统法那样需长时间的可靠性增长，从而也降低了成本。

**从事这方面工作称得上先驱者的是 G.K. Hobbs , K.A. Gray 和 L.W. Condra等人，他们称这种试验为高加速寿命试验 (HALT) 和高加速应力筛选 (HASS)，前者针对设计，后者针对生产，方法的核心是施加大应力，一步步地加，一次次地排除缺陷，故也叫步进应力法，以此获得高可靠性，从80年代末至90年代初，相继在各工业部门推广应用，无一例外地取得了很大的成功，由于商业竞争与军工保密的原因至今许多重大成果仍未解密发表。连名称也尚未统一，有的叫步进应力试验 (Step Stress)，高加速寿命试验 (HALT)，应力寿命试验 (STRIFE)，应力裕度和强壮试验 (SMART) 和可靠性强化试验 (RET) 等等，波音公司把RET当作这一试验技术的统称是较为合理的，因为它突出了强化试验的特点。

RET得到迅速发展的原因还在于90年代市场可靠性观念的更新和关键技术的突破。

L．Condra在其系列论文中说，美国生产厂家在80年代认识质量的重要性，深知市场只接受质高价廉的产品，到90年代又认识到可靠性的重要性，深知市场对产品不仅要求高的开箱率，而且要求在设计寿命期内确保性能良好不变。这是新一轮对可靠性的挑战，而RET正是满足这一挑战的**方法。

Condra指出按传统的可靠性定义去应付瞬息万变的动态市场显得太被动了，厂家只对用户的条件（规范)负责，不对产品的使用负责必然导致在市场中的失败。于是90年代的一种进取性的市场可靠性定义便应时而生。一种可靠的产品应随时都能完成用户需其完成的任何任务。这样一来，厂家便变被动为主动，了解用户对产品的要求，关注市场的发展，不断改进更新产品，以上乘的质量可靠性换取不断扩大的市场占有份额，获取丰厚的利润回报，因此可靠性便不再是一种成本负担，相反可靠性正是商家追求的一种资产、一种财富。

但是，传统的可靠性试验既极费钱又极费时，必须要开发一种新的经济有效的替代法来适应这一需求，这便是RET法。RET技术的理论依据是故障物理学 (Physics of failure)，把故障或失效当作研究的主要对象，通过发现、研究和根治故障达到提高可靠性的目的。对当今高度复杂的电子或机电产品，要发现潜在故障非易事，特别是一些“潜伏”极深的或间歇性故障，必须采用强化应力的方法强迫其暴露，实践证明RET法效果显著。

Gregg K.Hobbs先生曾就强化应力的效果问题设计了一种金属试件，对疲劳寿命进行了研究，发现当应力强度增加1培时，疲劳寿命降低为1/1000，在实际应用时振动引起的失效就属这一类型，除了施加强化应力外，由于有缺陷产品的应力集中系数高达2--3倍，从而使疲劳寿命相应降低好几个数量级，这样就使产品内的有缺陷元件与无缺陷元件在相同的强化应力下疲劳寿命拉大了挡次，使缺陷迅速暴露的同时无缺陷元件损伤甚小，这一理想的效应正是我们所需要的。

对于温度循环则属热疲劳性质，S.Smithson先生在《效率与经济性》一文中也给出了类似的效果，若以两个不同的温变率为例，一个5℃/min,另一个强化到40℃/min，则它们的疲劳寿命效率比为4400∶1，对其他温变率的情况见下表:

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温变率℃/min  5  10  15  20  30   40

循环数            400    55   17   7   2.2   1

min/每循环   66  33  22  16.5  11  8

总时间 h       440   30     6    1.9   0.4  0.1

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根据上述数据可以看到RET的综合效果是:大幅提高可靠性，高度压缩时间，从而也降低了成本。

要实施强化应力必须要有相应和设备，沿用传统的试验设备进行RET也能取得某种程度的成功，但由于现有温箱的温变率偏低，多在5～10℃左右，振动台只有单轴台，试验时需换向，价格也贵，无法满足RET的要求。因此，一种崭新的高效价廉设备的应时推出配合了RET技术的发展，新设备由高温变率温箱和气动式3轴6自由度(6DOF) 振动台组成，高温变率用液氮致冷取得，这本非新技术，但由于过去人们误对液氮成本过高的担心，致使长期被搁浅，现经全面比较，因RET的高效率的时间和高压缩而反使成本有所降低，从而得以确认使用。

6DOF台由气动反复冲击机发展而成，该机原用于模拟炮射冲击环境，因其有6自由度空间和价廉的特点，被看中用来改装模拟随机振动，经过不断的改进发展获成功，关键技术主要有二，一是锤头击打频率f=30～50Hz和锤头击打力度可随机调制(通过冲程)，这样由若干个锤头和一个台面构成的气动振动台便可产生一种非高斯型的准随机激励。二是累积疲劳系数

(AFF)分析方法在该类激励的成功应用。根据G.Henderson引用Lambert,R.G.的研究成果，累积疲劳损伤主要由大于2σ的应力峰所造成，而6DOF台具有丰富的远大于2σ的峰值概率分布，故具有极强的激发缺陷的能力，根据对AFF的计算结果，6DOF台的效率与单轴振动台比为2114∶1。