寿命试验与评价全解析（3）——综合验证试验法

当产品同时具备以下条件时，可以应用寿命与可靠性综合验证试验方法（以下简称：综合验证试验法），通过一次试验给出产品的寿命值和可靠性验证值：

（a）该产品既有可靠性指标要求，又有寿命指标要求，且有关合同规定该产品要进行可靠性鉴定试验和寿命试验；

（b）经分析判定，所施加的试验条件（剖面）能够同时对产品的寿命和可靠性进行验证考核；

（c）经权衡分析判定，进行寿命与可靠性综合验证试验，比分别进行可靠性验证试验和寿命试验更为经济、有效的产品。

用综合验证试验法对产品寿命指标的验证评估通常采用以下两种方法：

一是如前所介绍的工程经验法，该方法是目前国内航空产品用得最多的一种定延寿方法。这种方法通常采用定时截尾试验。二是分析法（定时截尾试验），在产品故障分布服从正态分布的假设前提下，可应用分析法。分析法给出的寿命评估结果较工程经验法精确，但所需的受试品样本量较大（不少5台），且要求70%的受试产品在试验截止时间前已发生耗损故障，故试验时间也较长。

产品寿命与可靠性综合验证试验条件（剖面）应按以下要求：

（1）为了使试验结果能够真实地反映产品在现场使用的情况，其试验条件（剖面）应能模拟产品的主要使用环境，包括工作应力、环境应力及维护使用条件等。但通过分析如能证明产品的寿命长短与可靠性高低主要取决于使用环境中的部分环境应力与工作应力，而与其它环境应力与工作应力不相关，或关系不大，则试验条件（剖面）中应只保留对产品的寿命与可靠性影响较大的那些环境应力和工作应力。

（2）试验条件（剖面）应根据产品的寿命剖面（含任务剖面）来确定。

（3）优先选用产品在实际使用中的实测应力数据来制定试验条件（剖面）。如无实测应力，可使用根据处于相似位置，具有相似用途的产品在执行相似任务剖面时测得的数据，经过分析处理后确定的应力。如实测应力和相似产品的实测数据均无法得到，可以应用GJB899《可靠性鉴定与验收试验》附录B中的数据、公式和方法导出相应的振动、温度、湿度等环境应力。

寿命与可靠性综合验证试验一般采用定时截尾试验，试验时间取决于受试产品的寿命与可靠性指标、产品的重要度以及可靠性统计试验方案的参数等因素。

（1）寿命试验所需的最少试验时间T_L

如采用工程经验法，寿命指标验证所需的最少试验总时间T_L可按下公式确定：

试验总时间   T_L≥n·K·T₀

式中：n——受试品数量

T₀——受试产品规定的寿命

K——工程经验系数，由承制方与订购方视产品的重要度及相似产品的经验等因素共同确定。

如采用分析法对寿命指标进行评估，为保证评估的精度，应在70℅的试品出现故障时定为试验截止时间T_Z。

         试验总时间   T_L≥n·T_Z

式中：n—受试品数量

T_Z —n的70℅受试品出现故障时的时间。

（2）寿命与可靠性综合验证试验总时间T_LR

寿命与可靠性综合验证试验总时间T_LR应取T_L与T_R（可靠性试验最少试验总时间）两者中的较大值。

如果T_L> T_R，且大得较多，则可根据T_L值，重新调整可靠性统计试验参数值，选取更小的α、β、或d，适当增加T_R，从而在不增加试验成本的前提下，进一步降低试验的风险，并提高可靠性估计值的置信度。

如果T_R> T_L，且大得较多，则可将寿命指标验证试验设计成两个阶段：

第一阶段，仍按原先规定的产品寿命规定值T₀的要求进行试验，定时截尾试验时间为K·T₀（或T_Z）。该阶段试验结束后应给出产品能否达到规定的寿命值T₀的结论。如所有受试品在K·T₀（或T_Z）内均未出现关联故障，则可进行第二阶段试验。

第二阶段，将单台试验截止时间延至（T_R／n）小时，则总试验时间最多为T_R小时。该阶段试验结束后，连同第一阶段的试验数据，可以对受试产品的寿命值进行评估，从而为该产品的延寿提供依据。

（a）受试品数量一般不应少于2台。

（b）如用分析法对寿命指标进行评估，则受试品失效数r应至少等于5，故受试品数量亦至少为5台。

（c）在采用增加受试品数量有利于降低总成本（试品价格＋试验成本）的前提下，可适当增加受试品数量，使T_L =n·K·T₀尽量接近T_R，但仍应保证每台试品的试验截止时间不得少于规定的（K·T₀）小时。

对产品寿命指标的考核与对可靠性指标的考核，其故障判据是不相同的。考核寿命指标的故障判据是：

对不可修复产品，在寿命试验期间，凡引起产品更换的所有偶然失效和耗损故障均判为产品故障。对可修复产品，其故障只计及引起产品翻修的耗损性故障，如磨损、老化、疲劳断裂等。

根据试验数据特点，可用相应评估方法对寿命指标进行评估。分析方法有工程经验法以及分析法（定时截尾试验）。

在寿命与可靠性综合验证试验期间，只允许进行产品使用期间规定的，和已列入经批准的试验程序中的预防性维修措施，如定时更换易损件，定时进行润滑、清洗、校准等。

（a）试验中发生故障，应立即停止试验，并将故障情况详细予以记录。

（b）撤出故障件进行故障分析。在此期间，其它试件是继续试验，还是等故障件（可修复产品）修好后再装入试验箱内与其它未发生故障的试品同时进行试验？可视情况决定。但只要未发生关联故障，每台试品至少要试验到截止时间T_Z（T_Z=K·T₀）才能终止；

（c）故障分析结果表明，发生的故障如属于关联故障，则该试件用于考核寿命指标的任务已经结束。如果因可靠性指标考核的需要，仍需将该试件修复，并重新投入试验的话，必须更换所有故障零部件，其中包括由其它零部件故障引起应力超出允许额定值的零部件；

（d）故障分析结果表明，发生的故障属非关联责任故障，则应将由于此非关联责任故障对试件所造成的影响予以消除，并经证实其修理有效后，才能继续试验；

（e） 除非事先规定或经订购方批准，不应随意更换未出故障的模块或部件。

产品作为有寿件，试品经试验后，不管是否发生过故障，一般不再交付使用。但对于价格昂贵的可修复产品，在进行充分论证的基础上，如认为有必要进一步挖掘其使用潜力，可按规定的要求与程序对受试品进行大修，使其恢复到规定的技术状态后，可作为该产品翻修间隔期寿命试验的试件，继续投入试验。