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永乐国际【可靠性知识】图解应力强度干涉模型

  首先来聊一下产品为什么会失效?产品失效的原因是其受到的应力超过了自身的强度,这可以用应力-强度关系图 (Stress-Strength Diagram)来演示。

  产品自身强度由于各种因素的变化,表现为某种统计分布;同样, 产品将要承受的应力也由于使用环境的变化, 呈现为统计分布。在应力和强度分布重叠的区域,产品将会失效。

  那么要改善产品的可靠性应该怎么做呢? 基本思路是减小应力-强度的重叠区域, 可以从三个方向入手: 1) 减小使用环境的变异 2)减小产品强度的个体差异 3)提高产品的设计余量。

  产品的老化又是怎么回事呢?随着时间的推移,产品的强度会不断降低,自身强度分布和应力分布的重叠区域越来越大,失效率也越来越高。

  产品的寿命可能有几年、几十年、甚至几百年….,而产品的开发周期又很短,需要在短时间内了解产品设计是否能满足长达数年的寿命要求,这就产生了加速寿命实验, 基本思路就是提高应力的强度, 使产品的在短时间内失效,在实验室环境里达成快速验证产品寿命的目的。

  而一个大的系统(或者设备),通常由数个 (甚至数十, 数百, 数千…)子系统和元器件组成,子系统的强度分布决定了系统整体的强度分布。如果某个子系统的强度很低,就会拉低整个系统的强度,导致失效率上升。现代可靠性工程技术中的HALT (highly accelerated life testing)和HASS (highlyaccelerated stress screening) 就是通过采用接近产品强度的应力水平 (这个应力水平通常会大于正常使用极端情况下的应力水平,也大于传统可靠性工程实验使用的应力水平),在极短的时间内让产品失效,找出薄弱的子系统和元器件,更改设计,提高产品的整体强度,最终目的是为了降低产品在客户端使用的失效率。

  转自光通讯器件可靠性工程师的笔记,仅供学习交流,侵删。返回搜狐,查看更多

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