干货分享|浅述加速寿命试验的三个类型

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加速寿命试验是在保持失效机理不变的情况下，通过加大试验应力促使受试样品在短期内失效，以预测其在正常工作条件或储存条件下的可靠性的一种试验方法。使用加速寿命试验可以缩短试验时间，提高试验效率，降低试验成本。

按照试验应力的加载方式，加速寿命试验通常分为恒定应力试验、步进应力试验和序进应力试验。

恒定应力试验

1.恒定应力试验概述

恒定应力试验是最早提出的加速寿命试验方法，其首先选定一组加速应力水平，比如S₁,S₂,S₃,…,S_n，然后将一定数量的试样随机分为若干组，每组在一个加速应力水平进行寿命试验，每组应力水平保持不变，直到各种应力水平下都有一定的失效数或达到一定的试验时间为止，应力加载时间历程如图1。

图 1 恒定应力试验应力-时间关系

2.恒定应力试验应力的选取

一般进行恒定应力加速试验寿命时要求应力水平不得少于4个，最低应力水平的数值应适当地靠近产品正常工作时的应力水平，这样可使估计出的正常条件下的寿命较为精确，但又不能太靠近正常条件的水平，否则会影响整个加速寿命试验节省试验时间的效果。

最高应力水平应在不改变故障机理的条件下尽量地高，但同时还应当考虑试验时的测试条件和能力，避免因为过快出现故障而引起测试困难。

在确定最低应力水平和最高应力水平后中间的各个应力等级应适当地分散。

3.恒定应力试验的优缺点

恒定应力试验可以建立寿命与应力水平质检的关系模型，辨识对寿命影响显著的应力因素或应力组合，其模型成熟、试验简单、工程应用广泛，得到的验证较为充分。

如果缺乏受试产品的先验信息，则进行恒定应力试验往往需要通过不断试验去试探确定最高应力水平，以保持与政策使用中相同的失效机理，所需试样多，时间较长。

步进应力试验

1.步进应力试验概述

步进应力试验也是选定一组加速应力水平，比如S₁,S₂,S₃,…,S_n，然后将一定数量的试样全部置于最低应力水平S₁下进行试验，当检测到一定数量的失效树或达到一定的试验时间，再将试验应力提高到下一应力水平继续试验，如此继续下去，直到在最高应力水平也检测到足够的失效数或达到一定的试验时间为止，其是在不同的时间段施加不同的应力水平，呈阶梯式上升，应力加载时间历程如图2。

同理步降也可以，先置于最高应力水平S_n下进行试验，逐步降低应力水平进行试验，在不同时间段施加不同的应力水平呈阶梯式下降，应力加载时间历程如图3。

2.步进应力试验的优缺点

步进应力试验相对于恒定应力试验来说加速效率相对较高，所需试样较少，从而降低了试验成本，但是在工程实现上较为复杂一些，其失效一般是几个不同加速应力水平共同作用的结果，需要从得到的结果中梳理失效数据进而分离出每个加速应力水平下产品的寿命信息，统计分析算法复杂性更大。

序进应力试验

1.序进应力试验概述

序进应力试验方法与步进应力试验基本相似，区别在于序进应力试验加载的应力水平随时间不断上升，可以更快地激发试样失效，从而进一步提高试验效率，其加载历程如图4。

图 4 序进应力试验应力-时间关系

如图4试验应力随时间呈直线上升，是序进应力试验加载最简单的情形，当其加载应力随时间线性增加时就被称为梯度试验，如图2与图3，也就是说步进/步降应力试验实际上是特殊的序进应力试验。

2.序进应力试验的优缺点

序进应力试验因应力变化快，失效也快，所以效率高，但也因此需要有实施控制应力水平变化和跟踪试样失效的专用设备跟踪和记录产品失效。同时由于应力水平随着试验时间的增加而提高，为了获得足够的失效数据，应力水平很可能会超过合理范围，导致高应力水平的失效数据不能够代表试样在正常使用中的失效机理，因此目前在工程应用较少。

试验事项注意

在加速寿命试验中，理想的失效应该随着应力水平的提高而具有一个规律性的过程，在进行加速寿命试验中要注意判断失效机理的一致性、失效过程的规律性、失效分布的同一性。

失效机理的一致性：在不同应力水平下产品的失效机理保持不变。

失效过程的规律性：产品寿命与应力之间存在一个确定的函数关系，即加速模型。

失效分布的同一性：在不同的应力水平下产品的寿命服从同一形式的分布。

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