本文關(guān)鍵詞：機械可靠性試驗技術(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

機械可靠性試驗技術(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 　　 馮蘊雯 ( 西北工業(yè)大學 航空學院 ,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 　 相對電子產(chǎn)品可靠性試驗而言 ,機械產(chǎn)品可靠性試驗理論問題還處于不成熟的階段 。文中對當前機械可靠 性的特點和爭議進行介紹 ,從 Bayesian 理論 、 FMECA (failure mode effects and criticality analysis) 和疲勞可靠性試驗等三個方 面總結(jié)機械可靠性試驗技術(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 、 加速試驗和微機械可靠性試驗技術(shù) 的國內(nèi)外發(fā)展 。最后總結(jié)機械可靠性試驗技術(shù)研究存在的問題及其發(fā)展趨勢 。結(jié)論指出 ,只有把宏觀上的可靠性統(tǒng)計 、 試驗技術(shù)等問題與微觀的材料失效機理及其老化過程等問題研究聯(lián)合起來共同解決 ,才會更有助于推進機械可靠性技 術(shù)的發(fā)展 。 中圖分類號 　 TB114. 3 關(guān)鍵詞 　 可靠性試驗 　 機械系統(tǒng) 　 加速試驗 　 疲勞可靠性試驗 　 微機械

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

評價的一種手段 。其目的是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計 、 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 ,減少維修費用及保障費用提供信息 ,確認 是否符合可靠性定量要求 。當設(shè)備剛生產(chǎn)出來時 , 在 理想情況下 ,它應該滿足合同或任務(wù)書對它的可靠性

要求 ,實際情況遠非如此 。對于復雜系統(tǒng)來說 ,可靠性 問題是很突出的 。美國一個報告指出 , 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)大學航空學院博士研究生 , 主要研究方向為系統(tǒng)可靠性評估和機械產(chǎn)品可靠性 Ξ
試驗方法研究 。通信地址 : 西北工業(yè)大學 120 信箱 。

Ξ 20050512 收到初 稿 , 20050714 收 到 修 改 稿 。國 家 自 然 科 學 基 金 資 助 項 目 ( 10402035) 、 軍 基 礎(chǔ) 技 術(shù) 預 研 項 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.

可靠性試驗是對產(chǎn)品的可靠性進行調(diào)查、 分析和

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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

機械的首臺樣機 ,初期的平均故障間隔時間 ( 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 , 發(fā)現(xiàn)及判明存在的缺陷 。 據(jù)統(tǒng)計 ,元器件 、 零部件的缺陷 ,工藝缺陷 ,設(shè)計缺陷大 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 , 所花費的可靠性試驗時間大 體上是要求 MTBF 的 5 到 25 倍左右 。 可靠性試驗可分為工程試驗和統(tǒng)計試驗兩大類 , 工程試驗的目的在于暴露產(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 : 機械可靠性試驗技術(shù)研究現(xiàn)狀和展望

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種試驗由承制方進行 ,以研制樣機為受試產(chǎn)品 ,包括環(huán) 境應力篩選試驗及可靠性增長試驗 。環(huán)境應力篩選是 施加環(huán)境應力到產(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方法 �？煽啃栽� 長試驗是為了暴露產(chǎn)品的可靠性薄弱環(huán)節(jié) , 并證明改 進措施能防止可靠性薄弱環(huán)節(jié)再現(xiàn)而進行的一系列可 靠性試驗方法 。 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)品可靠性的相對穩(wěn)定 ,電子產(chǎn)品 的可靠性試驗技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的相對成熟 ; 機械可靠性 試驗技術(shù)則由于存在理論難題而發(fā)展相對較慢 。為了 機械可靠性的切實發(fā)展 , 美國可靠性分析中心 ( Reli2 ability Analysis Center , RAC) 一直堅持鼓勵其組織機構(gòu) 廣泛收集機械產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù) 。同時美國可靠性分析 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)域中把機械可靠性作為三大課題 ( 另外兩 個是加速試驗和軟件可靠性 ) 之一 。機械可靠性試驗 技術(shù)是機械可靠性技術(shù)中一個關(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 、 發(fā)動機等機械產(chǎn)品以后 ,人們不 得不考慮機械產(chǎn)品的復雜性和特殊性 。以現(xiàn)有的電子 產(chǎn)品的模型和試驗方法 , 對機械產(chǎn)品的可靠性試驗是 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) 下屬的機械系統(tǒng)可靠性 2 試驗小組專門對非電產(chǎn)品的可靠性試驗方法進行了調(diào) 研 ,以便得出關(guān)于非電產(chǎn)品試驗技術(shù)的共識和技術(shù)上 的缺陷 。通過對國防系統(tǒng)和工業(yè)界的調(diào)查 , 結(jié)果表明 現(xiàn)有軍標 MIL2STD2781 不完全適合于以耗損故障為主
[2 ]

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

2　 機械可靠性試驗的特點

機械可靠性發(fā)展緩慢 ,至今仍然處于 “搖籃期”這 , 主要是由于機械產(chǎn)品的特殊性 。因此也導致了機械可 靠性試驗有著自己的特點 ,主要表現(xiàn)在下面幾個方面 : ( 1) 一般對于機械產(chǎn)品的可靠性試驗來說 ,很難得 到較大子樣容量 ,并且費資 、 費力 ,備件費用大 ,試驗周 期長 。 (2) 機械失效機制的多樣性和對 “環(huán)境因素” 的依 賴性 ,機械系統(tǒng)中決定機械壽命和性能劣化的因素 ,不 僅與應力因素有關(guān) , 還取決于環(huán)境因素 。同時對于機 械產(chǎn)品的外場環(huán)境與試驗環(huán)境相比更為復雜 、 更為惡 劣。 ( 3) 機械可靠性理論難度大 ,大多數(shù)電子產(chǎn)品故障 多屬隨機性 、 壽命服從指數(shù)分布 ; 而機械產(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 、 試驗和分析方法或標準 ,是根據(jù)電子產(chǎn)品失效制定的 , 這些方法或標準對機械類產(chǎn)品不完全適宜 。 ( 4) 機械零部件一般都是為特定用途設(shè)計 ,通用性 不強 ,不易積累共用數(shù)據(jù) 。所以缺少數(shù)據(jù)導致非電產(chǎn) 品的可靠性評估遇到困難 。 ( 5) 由于沒有標準的可靠性篩選試驗 ,機械產(chǎn)品的 早期故障不能應用像電子產(chǎn)品經(jīng)過環(huán)境應力篩選試驗 [1 ] 排除 ,這增加了可靠性增長模型描述的困難 。

是試驗不能包括故障機理的實際應力 。機械產(chǎn)品試驗 不可以用增加樣本數(shù)量的辦法縮短試驗時間 , 而應用 少量樣品做長期試驗 。機械產(chǎn)品失效的失效概率密度 [4 ] 分布的認知也各有不同 ,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 , 并給出幾個原 因 ,指出指數(shù)分布評估機械產(chǎn)品壽命偏保守 。不過大 [5～7 ] 多數(shù)研究表明 , 機械產(chǎn)品類失效概率密度分布服 從對數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布 。

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

Bayes 理論解決小樣本統(tǒng)計問題 —— — 解決機械可

靠性試驗的數(shù)據(jù)處理問題中一個非常重要的問題是解 決小樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與評估方法問題 ,Bayes 理論應 用顯的尤為重要 。Bayes 理論的應用在美國爭論很多 , 應用上相對比較謹慎 , 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 的應用還是

3　 機械產(chǎn)品試驗的爭議

得到不少研究人員的青睞 , 人們對這種方法解決小樣 本問題仍然給予厚望 。 機械可靠性試驗的數(shù)據(jù)往往基于小子樣 , 甚至極 小子樣 ,進行可靠性分析評估的時候要借助經(jīng)驗和其 他信息 ,才能給出有效的分析評估 。Bayes 理論方法能 夠融合試驗信息和其他數(shù)據(jù) , 在可靠性試驗數(shù)據(jù)分析 中得到廣泛的應用 。在壽命試驗中 , 在加速壽命試驗


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 　　 　　 　　 械 強 度

2007 年 　

過程中利用了貝葉斯理論 ,進行參數(shù)估計 。Somerville 、 Dietrich 和 Mazzuchi 提出基于 Direchlet 先驗分布的貝葉 [8 ] 斯分析在加速壽命試驗中的應用 。張志華和茆詩松 給出競爭失效產(chǎn)品加速壽命試驗的貝葉斯估計 , 充分 利用產(chǎn)品各 失 效 機 理 在 正 常 應 力 水 平 下 的 先 驗 信 [9 ] [10 ] 息 。Pulcini G. 等 應用 Bayes 方法評估大修周期對 可修機械系統(tǒng)的影響 , 并建立一個復雜隨機點過程評 [11 ] [12 ] 估模型 ,給出模型推理過程 。Mocko G. M. 等 融合 機械系統(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 先驗信息 ,應用 Bayes 理論 , 提出相應的機械系統(tǒng)故障 診斷分析方法 ,并能分析預測全壽命周期中與失效隔 離相關(guān)費用 。同時在可靠性增長試驗中也得到廣泛應
[13 ]

障模式按它的嚴酷程度予以分類 , 提出可以采用的預 防改進措施 。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 , 以全面評價各 種故障模式的影響 , 這是一種非常有效的解決機械產(chǎn) 品可靠性的分析方法 。 目前 , FMEA 方法己普遍應用到機械產(chǎn)品的設(shè)計 和制造工藝中 ,成為工程人員必備掌握的技能 。作為 一種公認的有效實用的可靠性分析工具 ,FMECA 方法 被引入美國軍標 MIL2STD21629 。在上世紀 90 年代 ,
ISO9000 體系推薦使用設(shè)計和過程 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 , 應用 Baysian 方法處理二項式可靠性增長的問題 , 假設(shè)先驗 信息是均勻分布 , 估計系統(tǒng)在研制時期的可靠性 。但 [14 ] 是 Smith 的模型已經(jīng)表明是不正確的 。周源泉 給出

當今風靡西方工業(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格按 “六西格瑪” 體系運作 , 而且還要求它們的合作伙伴尤 ( 其供應商提供 “過程 FMEA” process FMEA) 。日本人 將故障模式 、 影響分析 ( FMEA) 等技術(shù)引入機械工業(yè)的 企業(yè)中 ,獲得了巨大的成功 。實踐證明 FMECA 方法是 提高非電產(chǎn)品可靠性非常重要的手段 。 當前 FMEA 一般有三種類型 , 系統(tǒng) FMEA 、 設(shè)計 FMEA 和過程 FMEA , 它們有相同的結(jié)構(gòu) , 但是重點不

二項式可靠性增長和指數(shù)可靠性增長的貝葉斯方法 , 但是這種模型對數(shù)據(jù)分類假設(shè)缺乏客觀性 , 認為故障 經(jīng)過改進能全部排除 ,這種方法就有冒險性 ,且沒有考 慮經(jīng)過最后一次修正的外場可靠 性 。Wang HuaWei [15 ] 等 提出靈敏的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法用于復雜系統(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) , 用貝葉斯理論動態(tài)預測產(chǎn)品 研制和保存模型 , 先驗分布假設(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)計階段 的系統(tǒng)及子系統(tǒng) ,它著重分析因設(shè)計造成的系統(tǒng)功能 性的失效模式 ; 設(shè)計 FMEA 用來分析部件的設(shè)計 ,著重 [20 ] 于分析設(shè)計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 ,而這個特性體現(xiàn)在先驗分布的 Logistic [17 ,18 ] 模型函數(shù)上 。Mazzuchi 和 Soyer 提出先驗分布為 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)驗和同類產(chǎn)品的試驗信息 ,同時還討 論了可靠性增長管理的問題 ,例如 ,如何在試驗前和試 驗期間預測研制費用和產(chǎn)品開發(fā)周期 , 如何追蹤可靠 性增長過程 , 什么時間截止試驗等 。Erkanli A 、 Mazzu2 [19 ] chi 和 Soyer 討論了以 Dirichlet 分布為先驗分布的可 靠性增長計算 ,介紹了 MCMC (Markov2Chain Monte Car2 lo ) 在貝葉斯后驗分布計算中的應用 。
FMECA —— — FMECA 是機械產(chǎn)品可靠性試驗前必

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) 兩個階段 。故障模式影響分析是在產(chǎn)品時 間過程中 ,通過對產(chǎn)品各自單元潛在的各種故障模式 及其對產(chǎn)品功能的影響進行分析 , 并把每一個潛在故

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過程不能達到預期要求的失效模式 。三者之間的相互 關(guān)系為 ,設(shè)計 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 FMEA 原因 。 [21 ] Chiang Alex Chih2Chien 利用自動化的 FMECA 預測機 械可靠性 , 并編制了仿真程序 , 仿真程序包括三個類 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 報告生成器三大 部分 ,并開發(fā)相應的軟件 , 應用于飛機主傳動裝置系 [23～25 ] 統(tǒng) 。FMECA 技術(shù)還在不斷的發(fā)展 、 完善中 。計算
Tingdi Zhao 等
[22 ]

庫 ,機械失效模式庫 、 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 檢測技術(shù) 。利用這種自動化的 FMECA 技術(shù)能識別臨 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 ,因此能輔助提高機械系統(tǒng)的可靠性 ,給出失效報 告、 系統(tǒng)修正措施和 TAAF ( test analyze and fix) 方法 。

機輔助 FMECA 軟件能有效地提高工作效率 , 節(jié)省人 力 、 。當前開發(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 [26 ] 用于自動實時故障診斷系統(tǒng)技術(shù) ,來自設(shè)計 FMECA 的知識庫作為推理機嵌入系統(tǒng) ,用來診斷故障 ,節(jié)省全 壽命周期費用 。 疲勞可靠性試驗問題 —— — 疲勞失效是機械類產(chǎn)品


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喻天翔等 : 機械可靠性試驗技術(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對機械產(chǎn)品來說 是非常重要的 。疲勞是個多學科問題 , 影響機械疲勞 可靠性的因素相對比較多 , 例如工作條件 、 零件狀態(tài) 、 材料本身等等因素 , 這是至今人們對疲勞問題的認識 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 對用鐵制作的礦山升降機鏈條進行反復加載試驗 , 以 效驗其可靠性 。1852 年～1869 年期間 ,Wohler 對疲勞 破壞進行了系統(tǒng)研究 , 他發(fā)現(xiàn)由鋼制作的車軸在循環(huán) 載荷作用下 ,其強度大大低于它們的靜載強度 ,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)驗規(guī)律 , 指出 ,應力與疲勞循環(huán)數(shù)的雙對數(shù)圖在很大的應力范 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 , 并得到廣泛應用 。隨著疲勞研究 的發(fā)展 ,研究人員不斷探索能更好預測結(jié)構(gòu)和機械疲 [27 ,28 ] 勞壽命的分析方法 。疲勞壽命的失效是一個潛在 的過程 ,達到一定臨界就必然引起失效 ,從外界難以察 覺 。因此針對結(jié)構(gòu)和機械的疲勞裂紋擴展 , 對疲勞裂 紋的無損監(jiān)測技術(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機翼在外界激勵 時的振動仿真 ,發(fā)現(xiàn)由于裂紋的非線性影響 ,系統(tǒng)響應 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方法 。Chinnam 、 Ratna Ba2
bu

斷暴露出來各種缺陷 ,而經(jīng)過分析和改進之后 ,產(chǎn)品的 可靠性能不斷提高 , 這就是可靠性增長試驗 。一直以 來可靠性增長試驗是電子類產(chǎn)品的專利 , 為提高機械 產(chǎn)品的可靠性 ,可靠性增長也逐漸應用在機械產(chǎn)品上 。 Rabon L. M. 對軍用工程建筑機械設(shè)備 FAMECE (family of military engineer construction equipment) 進行了可靠性 [31 ] 增長分析 ,試驗數(shù)據(jù)來源 3 個試驗階段 ,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 ) 行可靠性增長分析 ,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理分析 ,改進后的數(shù)據(jù) 符合增長模型 。這個研究表明 , 在任何試驗前必須有 一個嚴格 、 仔細的可靠性增長計劃 ,在所有試驗階段中 需要 經(jīng) 歷 試 驗 — 析 — 正 的 過 程 。Sineanth R. 分 修
[32 ]

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

提出了有效的老化征兆預測模型 ,把零件失效精 確地定義在老化預兆空間 ,然后進行可靠性預測 ,并給 出切削工具的可靠性在線預測和疲勞裂紋增長的可靠 性預測 。早在上世紀 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)控機械或結(jié)構(gòu)的健康狀況 , 可以隔離 90 % 的失效 。同時 ,一直以來人們對用健康監(jiān)控系統(tǒng)來解 決疲勞裂紋擴展問題給予厚望 。 確定機械疲勞壽命的方法主要有兩類 , 試驗法和 試驗分析法 。試驗法確定疲勞壽命完全依靠試驗 , 是 最傳統(tǒng)的方法 ,它直接通過與實際情況相同或是相似 的試驗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)計階段或復雜機械等情況下 ,無論從人力 還是物力 , 還是從試驗周期上來講 , 它都是不大可行 的 ; 但是對于疲勞壽命有明確要求和復雜的機械與工

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闡述了機械系統(tǒng)的可靠性增長試驗計劃 ,例如任 務(wù)剖面的分析 、 成功Π 失效的選擇標準和失效分類等 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)的失效報告 , [33 ] 并用 Duane 模型評估可靠性增長過程 。Shewfelt 等
M.

增長技術(shù)也在發(fā)展過程中 。Shor 和 Donald L. Wietzk2 [35 ] e 應用加速可靠性增長計劃提高電廠的運行可靠 [36 ] 性 。Thinniah G. 和 Robert P. S. 提出 122step six2sigma 過程實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計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 ,由于變樣本 、 多重失效機理疊加 , 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( 強化試驗) 當今 ,許多產(chǎn)品 ( 特別機械產(chǎn)品 ) 都能在極端嚴酷 的環(huán)境應力下無故障地運轉(zhuǎn)上千小時 , 為了暴露設(shè)計 缺陷或者驗證預計的壽命 , 傳統(tǒng)的試驗方法已經(jīng)不再 勝任 。以往 , 傳統(tǒng)的可靠性試驗 ( 包括環(huán)境應力篩選


命試驗的加速因子指出不同應力水平下 , 加速可靠性 增長產(chǎn)品有相同的失效機理 , 同時根據(jù)失效機理不變 原理推導出不同可靠性增長模型對應的加速因子 。 MIL2HDBK 189 對加速可靠性數(shù)據(jù)利用 K ( K2factor ) 因 2 子方法進行處理后進行評估 。然而對于加速可靠性增

提出一種對復雜機械系統(tǒng) —— — 飛機環(huán)境控制系統(tǒng)的加 速可靠性增長試驗 ,應用 Miner2Palmgren 損傷理論增加 試驗應力水平 , 實現(xiàn)縮短試驗周期 。張學富和陳兆 [34 ] 能 對溢流閥進行可靠性增長試驗 , 使其壽命提高 3 倍 ,但是沒有用可靠性增長模型來評估 ,只對改進前后 產(chǎn)品做兩次壽命評估 。機械可靠性增長試驗是提高其 可靠性的一個重要途徑 , 但是由于機械產(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 增長試驗方法已不能滿足需要 。對機械類產(chǎn)品應用加 速應力情況下的增長試驗是合理的 , 目前加速可靠性

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機 　　 　　 　　 械 強 度

2007 年 　

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

一般都有以下幾個缺點 , ① 試驗周期長 ,例如可靠性增 長試驗選用模擬現(xiàn)場實際的綜合環(huán)境條件進行 , G JB 1407 — 《可靠性增長試驗》 92 規(guī)定可靠性增長的總試驗 時間一般為 ( 5 ～ 25 ) MTBF 。 ② 試驗費用昂貴 , 需要大 量的人力物力 。 ③ 后期維修費用高 , 研制產(chǎn)品時通常 把技術(shù)條件規(guī)定的應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)計階段的鑒定試驗和生 產(chǎn)階段的驗收試驗 ,殘留的潛在缺陷仍然很多 ,因此大 量產(chǎn)品使用時可靠性差 、 平均故障間隔時間 ( MTBF) 短、 外場返修頻繁 ,導致?lián)ＹM用 、 維修費用居高不下 , 用戶或客戶不滿意 , 嚴重影響研制部門和制造廠商的 信譽 。當今 ,價格和研制周期已成為市場激烈競爭的 焦點 ,對于一個生產(chǎn)廠家來說 ,提高產(chǎn)品研發(fā)效率和可 靠性 ,無疑會提高其競爭能力 。因此 ,人們開始研究先 進、 、 快速 經(jīng)濟有效的試驗方法與技術(shù) 。 加速壽命試驗技術(shù) ( 用高應力水平例如溫度 、 高電 壓、 、 、 壓強 腐蝕 振動幅度 、 超負載 ) 通過物理原因統(tǒng)計 模型外推獲得正常應力水平下的產(chǎn)品壽命 。加速壽命 試驗按照功能可以分為 , 定性的加速可靠性試驗和定 量的加速試驗 。定性的可靠性增長試驗僅僅得到的是 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 命試驗為設(shè)計提供產(chǎn)品或是系統(tǒng)的可靠性信息 , 例如 失效間隔時間 。最常用的定量加速壽命試驗是連續(xù)使 用加速 ( 這種方法不能用于高使用率的產(chǎn)品 ) , 對于高 使用率的產(chǎn)品要提高應力 ,以增加失效的出現(xiàn) ,即是過 應力加速 ,這里涉及到試驗應力的選擇問題 ; 選擇試驗 應力能夠加速失效模式的出現(xiàn) ( 在預想的情況下 ) , 并 且不能產(chǎn)生實際使用情況不可能出現(xiàn)的失效模式 ( 應 力足夠高 ,能夠在許用的試驗時間內(nèi)觀察到足夠的失 效) 。如何描述應力水平和壽命特征值的關(guān)系 ,如何用 在加速試驗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基本 的假設(shè) ,壽命分布同族假設(shè) 、 失效機理一致性假設(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 。當前國內(nèi)外的加速壽命研究 s

優(yōu)化分析 ,直接實現(xiàn)優(yōu)化目標 。在試驗優(yōu)化技術(shù)的發(fā) 展基礎(chǔ)上 ,加速壽命試驗最優(yōu)設(shè)計研究引起人們的關(guān) 注 ,Park J . W. 、 B. J . 、 Yun Lixia Jiao 等在加速壽命試驗 的優(yōu)化設(shè)計問題上展開了相關(guān)研究工作 。對于 驗后的試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析 , 國內(nèi)外相關(guān)研究相對非 常多 ,包括參數(shù)估計 、 壽命計算和擬合檢驗等等 。 [46 ] 在國外 提出了新的可靠性試驗方法即是高加 速壽命試驗 ( high accelerating life testing , HALT) 和高加 速應力篩選 ( 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)” 課程時提出來的 。 從上世紀 90 年代開始 HALT 和 HASS 獲得推廣應用 。 與傳統(tǒng)的可靠性試驗不同 , HALT 試驗的目的是激發(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際使用環(huán)境進行的試驗 ,而 是人為施加步進應力 , 在遠大于技術(shù)條件規(guī)定的極限 應力下快速進行試驗 , 找出產(chǎn)品的工作極限甚至最終 達到的損壞極限 。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 快速達到高可靠性 。美國 QualMark 加速可靠性試驗 中心 HALTΠ HASS 研究報告表明 , HALT 實質(zhì)上是產(chǎn)品 的設(shè)計加固過程 ,在加速把產(chǎn)品潛在的故障以失效形 式暴露出來 ,然后對所有失效進行基本原因失效分析 , 接著對產(chǎn)品改進以消除這些失效 , 這樣增加了產(chǎn)品與 必須在一定的平臺或者環(huán)境內(nèi)進行 , 目前加速試驗設(shè) 備在國外已經(jīng)進入使用階段 。 John Hanse 最先研制成 功強化試驗設(shè)備 ,其采用汽錘反復沖擊式激振和液氮 制冷方式 ,可產(chǎn)生寬帶全軸隨機振動激勵 ,并具有大范 圍溫度變化試驗能力 , 但是只能控制激振信號均方根 值 ,不能控制振動譜形 。對此不足 ,1999 年 Entela 公司 推出 新 型 強 化 試 驗 設(shè) 備 FMVT machine 技 術(shù) ( failure mode verification testing ,FMVT) ,其全軸振動是可重復及 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 強化試驗設(shè)備的能力 。到目前為止 , 國內(nèi)關(guān)于加速試 驗設(shè)備方面的研究相對薄弱 。 4. 4 　 MEMS 可靠性試驗 目前微機械和微機電系統(tǒng) ( micro2electro2mechanical system ,MEMS) 的開發(fā)和應用如火如荼 。微電子機械系

[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 。 加速試驗技術(shù)離不開相關(guān)設(shè)備的支持 , 加速試驗

主要在兩個方面 ,試驗前的優(yōu)化設(shè)計和驗后的統(tǒng)計分 析 。試驗優(yōu)化設(shè)計是在最優(yōu)化思想的指導下 , 通過廣 義試驗 ( 包括實物試驗和非實物試驗) 進行最優(yōu)設(shè)計的 一種優(yōu)化方法 ,它從不同優(yōu)良性出發(fā) ,合理設(shè)計試驗方 案 ,有效控制試驗干擾 , 科學處理試驗數(shù)據(jù) , 全面進行

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 尺度的機械 , 但并未進入物理上的微觀層次 。

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　 29 卷第 2 期 第

喻天翔等 : 機械可靠性試驗技術(shù)研究現(xiàn)狀和展望

261 　

微機械通常基于 ( 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) , 使性價比比傳 統(tǒng)的機械制造技術(shù)大幅度提高 。微機械中的機械不限 于狹義的機械力學中的機械 , 它代表一切具有能力轉(zhuǎn) 換、 傳輸?shù)裙δ艿男?, 其中包括力 、 、 、 、 , 乃 熱 聲 光 磁 至化學 、 生物等 ; 微機械系統(tǒng)的目標使微機械與 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)為多學科前沿高度綜合 、 交叉和滲透 , 應用領(lǐng)域非常廣泛 ,目前 ,僅汽車電子 MEMS 的市場銷 售額就達到 241 億美元 。 正是隨著微電子機械系統(tǒng)技術(shù)的興起和發(fā)展 , MEMS 器件大量應用于國防和民用產(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 際情況是這些新產(chǎn)品的可靠性較低 。許多這樣的新產(chǎn) 件的可靠性進行全面 、 系統(tǒng)的分析研究 , 美國 Sandian 國家實驗室以物理學為基礎(chǔ) , 自行研制了一套 MEMS [47 ] 器件可靠性測試系統(tǒng) , 一次可以試驗 256 個 MEMS 器件 , 并能發(fā)現(xiàn)失效的原因 、 失效時間及位置 。MEMS 器件可靠試驗相關(guān)研究主要在兩個方面 , 一是試驗方 法研究 ,由于微機械力學特性不能用常規(guī)方法測試 ,試 樣非常微小 ,安裝困難 , 受外界影響大 , 應變的測試極 為困難 ; 二是失效機理的研究 , 與宏觀機械相比 , 微機 械呈現(xiàn)一些新的特點 ,如表面粘附 ,摩擦和靜電對可靠 [48 ] 性的影響 。目前關(guān)于 MEMS 器件的可靠性相關(guān)研 究在國外相當熱門
[49～51 ]

理模型 ,應用失效機理的物理參數(shù)作為預計參數(shù) ,為機 械產(chǎn)品可靠性的預計指出了研究方向 。 3) 機械產(chǎn)品可靠性試驗是小樣本 , 有時候甚至是 零失效 ,因此利用其老化數(shù)據(jù)的獲取對小樣本或無失 效數(shù)據(jù)的可靠性評估方法的研究也是一個重要的發(fā)展 方向 。 4) 機械產(chǎn)品和電子產(chǎn)品不同 , 有著更為復雜的環(huán) 境應力 ,因此環(huán)境應力對機械系統(tǒng)材料老化 、 損耗過程 的影響和機械材料失效機理與環(huán)境應力的關(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 ,對于機械類產(chǎn)品 ,應用高應力進行加速可靠性增 長試驗是非常有必要的 。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 , 因此如何確定其加速 增長模型也是一個很迫切的問題 。 6) 美國可靠性分析中心 ( RAC) 一直堅持鼓勵其組 織機構(gòu)廣泛收集機械產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù) 。在美國已經(jīng)建 立了三大機械產(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 、 試驗技術(shù)等問題和微觀上材料的失效機 理及其老化過程等問題研究聯(lián)合起來 、 共同解決 ,才會 更有助于推進機械可靠性技術(shù)的發(fā)展 。
參考文獻 ( 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期的可靠性 。和大型機械系統(tǒng) 對比 ,微機械和微機電系統(tǒng)的失效機理涉及到力 、 、 熱 聲、 、 光 磁等多個方面 , 更為復雜 。而且 MEMS 技術(shù)正 處于快速發(fā)展階段 ,人們對其失效機理知之甚少 ,因此 微機械的可靠性試驗就非常重要了 。為了對 MEMS 器

國內(nèi)還沒有如此系統(tǒng)的機械產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)體系 。 7) 微型零件在醫(yī)學領(lǐng)域 、 汽車行業(yè) 、 空間開發(fā) 、 飛 機工業(yè)等領(lǐng)域的應用日見廣泛 。微型機械的失效機理 和宏觀的失效機理有很大變化 , 因此微型機械的可靠 性問題也是非電產(chǎn)品可靠性未來發(fā)展的一個焦點問 題。 綜上表明 ,機械可靠性試驗技術(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)這方面研究相對較少 。

5　 結(jié)束語

正是因為非電產(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 ,并且試驗周期長 、 花費巨

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

實施的可靠性試驗方案 。 2) 機械可靠性產(chǎn)品的預計問題 , 目前在可靠性預 計技術(shù)上 , 對電子產(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 。但是對于機械 產(chǎn)品的可靠性預計方法還處于靜態(tài)預測 , 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

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

Reliability Notebook 和 IEEE2STD2500 Reliability Data , 而
test . 1981 Annual Reliability and Maintainability Symposium ,Philadelphia , liability and Maintainability Symposium , Philadelphia , Pennsylvania USA , 1981. 278～282.

　 張祖明 . 非電產(chǎn)品的可靠性技術(shù)與應用 . 北京 : 海洋出版社 ,1993.
product . Beijing :Ocean Press of China ,1993 ( In Chinese) .

　 Lynwood M. Rabon mechanical systems reliability testing. 1981 Annual Re2 　 Bocchi WJ . Predicting mechanical reliability. 1981 Annual Reliability and
Maintainability Symposium , Philadelphin , Pennsylvania USA , 1981. 33 ～ 37.

　 Finn Jensen. Component failures based on flaw distributions. Annual Reli2
ability and Maintainability Symposium , Atlanta Georgia USA ,1989. 91 ～ 95.

　Sadlon Richard J . Mechanical applications in reliability engineering.
NASA Technical Reports , AD～A363860. 1993.

ZHANG ZuMing. Application and technique of reliability for non2electronic



　262

機 　　 　　 　　 械 強 度

2007 年 　

7

　 Tallian T E. Weibull distribution of rolling contact fatigue life and deviation
thereform. ASLE Transactions , 1962 ,5 (1) : 103～113.

Maintainability Symposium ,Anaheim Cabifornia ,1994. 390～395. 25 　Y izhak Bot . FMECA modeling : A new approach. 1999 Annual Reliability and Maintainability Symposium ,Washington ,D. C. ,USA ,1999. 25～28. 26 　 Boyd M A , Khalil A A , Montgomery T A , et al . Development of automated computer2aided diagnostic systems using FMECA2Based knowledge capture California ,USA ,1998. 285～291. Int . J . Fatigue ,1995 ,17 (2) :121～128. Penusylvania ,1981. 19～23. CA ,USA : Institute of Environmental Sciences , 1987. 53～58. (2) :41～47.

8

　 Somerrville I F , Dietrich D L , Mazzuchi T A. Bayesian reliability analysis
ing run in random order. Second World Congress of Nonlinear Analysis. Athens Grece ,1996. 4 415～4 423. using the dirichlet prior distribution with emphasis on accelerated life test2 ZHANG ZhiHua , MAO ShiSong. Bayes estimator for the exponential distri2 ( In Chinese) . Technical Reports , 93N31107 , 1992.

methods. 1998 Annual Reliability and Maintainability Symposium ,Anaheim 27 　 Sheikh A K, Y ounas M. A reliability model for fatigue life characterization.

9

　 張志華 ,茆詩松 . 指數(shù)分布場合下競爭失效產(chǎn)品加速壽命試驗的
Bayes 估計 . 應用概率統(tǒng)計 ,1998 ,14 (1) :91～98.

10 　 Pulcini G. On the overhaul effect for repairable mechanical units : A Bayes approach. Reliability Engineering and System Safety , 2000 ,70 ( 1) : 85 ～ 94. 11 　Calabria R , Pulcini G. Inference and test in modeling the failureΠ repair System Safety ,2000 ,67 (1) :41～53. 12 　 Mocko G M , Paasch R. Incorporating uncertainty in diagnostic analysis of ASME , 2005 , 127 (2) :315～325. mechanical systems. Journal of Mechanical Design , Transactions of the 13 　 Smith A F M. A Bayesian notes on reliability growth during a development testing program. IEEE Trans. On Rel . , 1977 ,R226 (5) : 346～347. Chinese) . Cybernetics , Beijing ,China ,2002. 2. 968～972. 11 (1) :1～19. ZHOU YuanQuan. Acessment of reliability growth during the development of

process of repairable mechanical equipments. Reliability Engineering and

14 　 周源泉 . 研制試驗階段產(chǎn)品可靠性增長的評定 . 強度與環(huán)境 ,1983 ,

product. Structure & Environment Engineering , 1983 ,11 (11) : 1 ～ 19 ( In

15 　 Wang Hua2Wei , Zhou Jing2Lun , He Zu2Yu , Sha Ji2Chang. Agile Bayesian is , Proceedings of 2002 International Conference on Machine Learning and 19 　Erkanli A , Mazzuchi T A , Soyer R. Bayesian computations for a class of Society for Quality Technometrics , 1998 ,40 (1) : 14～23. 20 　 Bowles J B. The new SAE FMECA standard. 1998 Annual Reliability and Maintainability Symposium ,Anahelm ,California ,USA ,1998. 48～53. 22 　 Tingdi Zhao , Tiejun Su , Xiao He , et al . Intelligent FMEA based on model Symposium , Losangeles ,Califarnia ,USA ,2004. 386～390. 24 　 Pizzo J T , Adib R M. Probabilistic FMECA. 1994 Annual Reliability and of 1996 ICC&IC ,Computer and Industrial Engineering ,1997 ,33 (324) :741

16 　 Sohn S Y. Bayesian dynamic forecasting for attribute reliability. Proceeding

～744.

17 　 Mazzuchi T A , Soyer R. , A Bayes methodology for assessing product reli2 ability during development testing. IEEE Transactions on Reliability , 1993 , 42 : 503～510. 18 　 Mazzuchi T A , Soyer R. Reliability assessment and prediction during prod2 posium , Las Vegas , Nevada , 1992. 468～474. 21 　Chiang Alex Chih2Chien. Automated failure mode effects and criticality analyses for reliability prediction of multibody mechanical systems. NASA FIORN. 2004 Proceedings of the Annual Reliability and Maintainability 23 　Puran Luthra. FMECA : An integrated approach. 1991Annual Reliability and Maintainability Symposium ,Orlando ,Florida ,USA ,1991. 235～241. uct development . Proceedings Annual Reliability and Maintainability Sym2 reliability growth models. American Statistical Association and the American

belief networks and application on complex system reliability growth analys2

bution with the competing causes of failure under accelerated life test . Chi2 nese Journal of Applied Probability and Statistics , 1998 ,14 (1) :91 ～98.

28 　 Mahadevan Sankaran , Ni Kan. Damage tolerance reliability analysis of au2 29 　 Tsyfansky S L , Beresnevich V I. Non2Linear vibration method for detection of fatigue cracks in aircraft wings. Journal of Sound and Vibration ,2000 , 236 (1) : 49～60. gineering International , 2002 , 18 (1) : 53～73. 31 　 Lynwood M Rabon. Application of R2growth to mechanical systems. 1982 Annual Reliability and Maintainability Symposium ,Losangeles , California , USA ,1982. 439～443. 32 　 Sineanth R M. Case history of a mechanical system reliability development test . 1981 Annual Reliability and Maintainability Symposium ,Philadelplina , of complex mechanical systems Aerospace Testing Seminar 10th Los Angdos , 34 　 張學富 ,陳兆能 ,溢流閥可靠性增長試驗分析 . 傳動技術(shù) ,1997 ,97 nese) . plant with a fluidized bed boiler. IEEE , 1989 , 2 : 1 779～1 782. 567. Annual Reliability And Maintainability Symposium , Tampa , 2003. 562 ～ 33 　 Shewfelt , Kurt M , Baumgartner , et al . Accelerated reliability growth testing 35 　 Shor S W W , Donald L W. Accelerated reliability growth in a cogeneration ) 38 　 周源泉 ,朱新偉 . 論加速可靠性增長試驗 ( Ⅱ 理論基礎(chǔ) . 推進技 ) 39 　 周源泉 ,朱新偉 . 論加速可靠性增長試驗 ( Ⅲ 分組數(shù)據(jù)的圖方法 . lic relief valve. Drive System Technique , 1997 ,97 (2) : 41 ～ 47 ( In Chi2 sigma process to accelerate reliability growth in product design. Proceedings gy , 2000 , 21 (6) : 6～9 ( In Chinese) . tomotive spot2welded joints. Reliability Engineering and System Safety , 2003 ,81 (1) :9～21.

30 　Chinnam Ratna Babu. On2line reliability estimation for individual compo2

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

36 　 Thinniah G, Robert P S. Applying quality tools to reliability a 122step six2 ) 37 　 周源泉 ,朱新偉 . 論加速可靠性增長試驗 ( Ⅰ 新方向的提出 . 推進

技術(shù) ,2000 ,21 (6) :6～9.

) 40 　 周源泉 ,朱新偉 . 論加速可靠性增長試驗 ( Ⅳ 分組數(shù)據(jù)的圖方法 .

) test ( Ⅰ Presentment of a new direction. Journal of Propulsion Technolo2

術(shù) , 2001 ,22 (1) :1～5.

) testing( Ⅱ Theoretic basics. Journal of Propulsion Technology , 2001 , 22 (1) : 1～5 ( In Chinese) .

testing ( Ⅲ) Graphical methods for grouped data. Journal of Propulsion Technology , 2001 , 22 (2) :92～96. ( In Chinese) .

nents using statistical degradation signal models. Quality and Reliability En2

推進技術(shù) ,2001 , 22 (2) :92～96.

推進技術(shù) ,2001 ,22 (3) :177～182.

ZHANG XueFu , CHEN ZhaoNeng. Analysis of reliability growth of hydrau2 ZHOU YuanQuan , ZHU XinWei . Research on accelerated reliability growth ZHOU YuanQuan , ZHU XinWei . Research on accelerated reliability growth ZHOU YuanQuan , ZHU XinWei . Research on accelerated reliability growth



　 29 卷第 2 期 第

喻天翔等 : 機械可靠性試驗技術(shù)研究現(xiàn)狀和展望
47 　 :Π mdl . sindia. govΠ http Π Micromachine ,2005. 8. plications ,Santa ,Clara ,CA ,1999. 120～129. 2003. 18～20. 56～61.

263 　

ZHOU YuanQuan , ZHU XinWei . Research on accelerated reliability growth testing ( Ⅳ) Numerical methods for grouped data. Journal of Propulsion Technology , 2001 , 22 (3) : 177～182 ( In Chinese) . ) 41 　 周源泉 ,朱新偉 . 論加速可靠性增長試驗 ( Ⅴ 單獨故障時間數(shù)據(jù)的

統(tǒng)計方法 . 推進技術(shù) ,2001 ,22 (4) :265～268.
ZHOU YuanQuan , ZHU XinWei . Research on accelerated reliability growth ) testing ( Ⅴ Statistical methods for individual failure time data. Journal of Propulsion Technology , 2001 , 22 (4) : 265～268 ( In Chinese) . 42 　 任露泉 . 試驗優(yōu)化設(shè)計與分析 ,北京 : 高等教育出版社 ,2003. Ren L Q. Analysis and optimum design for testing. Beijing : China High Ed2 stresses. Naval Research Logistics ,1996 ,43 :863～884. life tests , UMI3038371 , 2001.

ucation Press ,2003 ( In Chinese) .

43 　Park J W , Yun B J . Optimum design of accelerated life tests with two

44 　 Lixia Jiao. Optimal allocation of stress levels and test units in accelerated 45 　 劉瑞元 ,指數(shù)場合下簡單步進應力加速壽命試驗的優(yōu)化設(shè)計改進 .

寧夏大學學報 ,2000 ,21 (4) :304～306.

46 　 Hobbs G K. Screening Technology Seminar notes , 1988.

LIU Rui Yuan. Improvement of optimum design fo simple step2stress acceler2 ated life test under exponential situation. Journal of Ningxia University(Nat2 ural Science Edition) ,2000. 21 (4) :304～306 ( In Chinese) .

48 　 Scott Blackstone , Making MEMS reliable , Spie’ oe2magazine , 2002 ,9. ht2 s 49 　 Man K. MEMS Reliability for space applications by elimination of potential 50 　Meunier D , Desplats R. Electrical characterization and modification of a and fatigue testing. Miroelectronics Reliability , 1998 , 38 :1 265～1 269. 51 　 Jadaan O M. Development of probabilistic life prediction methodologies and testing strategies for MEMS. NASA2OAI Collaborative Aerospace Research and Fellowship Program at NASA G lenn Research Center at Lewis Field , tp :Πoemagazine. comΠ Π from the MagazineΠ sep02Π Π pdf tutorial . pdf . 2005. 8. MicroElectroMechanical System (MEMS) for extended mechanical reliability ability and Maintainability Symposium ,Los Angeles ,California ,USA ,1982. tion. Mechanical System and Signal Processing , 2002 ,16 (4) :705～718.

52 　Otto H F. Aerospace mechanical reliability practice. 1982 Annual Reli2 53 　 Zhang C , Chuckpaiwong I , Liang S Y, et al . Mechanical component life2 time estimation based on accelerated life testing with singularity extrapola2

failure modes through testing and analysis. SPIE’ Symposium on Microma2 S chining and Microfabrication ,MEMS Reliability for Critical and Space Ap2

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





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