Startpunkt für Lebensdauertests

Bei Zuverlässigkeits- oder Lebensdauertests wird die erwartete Haltbarkeit eines Artikels über die Zeit geschätzt.

Dies kann ein ganzes System, ein Produkt oder eine einzelne Komponente sein. Wir können uns auch auf ein Element einer Komponente konzentrieren, das eine Materialeigenschaft aufweist.

Am Ende des Tests möchten wir etwas Aussagekräftiges über die erwartete Leistung im Laufe der Zeit sagen.

Was ist ein ‘guter’ Lebenstest?

Ein ‘guter’ Lebensdauertest konzentriert sich auf die fraglichen Ausfallmechanismen.

Wenn ich beispielsweise weiß, dass sich die Elastizität des Polymers aufgrund von Kettenspaltung verschlechtert, sollten die Ergebnisse die tatsächliche Leistung widerspiegeln, wenn ich einen Test entwerfe, der Spannungen enthält, die das Kettenspalten in ähnlicher Weise wie erwartet im Gebrauch verursachen.

Der Trick besteht darin, zuerst die Fehlermechanismen zu verstehen und dann die Testspannungen auszuwählen.

Wenn die Entwicklungszeit lang genug ist, um die erwartete Betriebszeit des Elements zu umfassen, können wir das Element einfach so verwenden, wie es erwartet wird. Der Test ist in diesem Fall wirklich nur Datenerfassung und -analyse. Wir haben jedoch selten genügend Zeit und benötigen eine gewisse Beschleunigung.

Accelerated Life Testing, ALT, hebt deutlich die Notwendigkeit hervor, die entsprechende Spannung anzuwenden, um den Gegenstand in bekannter Weise zu altern.

Wir versuchen, die Zeit zu betrügen, und wenn wir den Prozess gut machen, erhalten wir einen Blick in die Zukunft. Wenn wir es schlecht machen, werden wir Zeuge von etwas, das nicht eintreten wird.

Konzentrieren Sie sich auf den Fehlermechanismus

Führen Sie diesen einfachen Test Ihres Lebens durch Testdesign: Fragen Sie: “Was ist der erwartete Fehlermechanismus und wie fördert der Teststress das Auftreten dieses Mechanismus?”

Wenn die Antwort ein Fehlermodus ist, z. B. wenn das Produkt nicht mehr funktioniert, benötigt das Design mehr Arbeit. Was bewirkt, dass das Produkt ausfällt? Welcher grundlegende Mechanismus führt zum Verlust der Funktion?

Wenn wir beispielsweise ein neues Produkt mit erhöhter Temperatur und Luftfeuchtigkeit testen, weil wir es schon immer getan haben oder ein Kunde es angefordert hat oder es sich um einen Industriestandard handelt, erfahren wir möglicherweise nichts über die erwartete Lebensdauer des Produkts. Wenn das produkt ist ein handheld tragbare produkt, eine hohe temperatur und feuchtigkeit test wird nicht bewerten die sehr wahrscheinlich ausfall mechanismus von schock stress aufgrund dropping.

Während wir den Temperatur- und Feuchtetest bestehen, erfahren wir nichts über die zu erwartenden Fallspannungsausfälle.

Finden Sie heraus, was wahrscheinlich versagen wird, verstehen Sie die Fehlermechanismen und wenden Sie dann die geeigneten Spannungen an, um diese spezifischen Fehlermechanismen anzuregen.

Stellen Sie sicher, dass die Wissenschaft und das Verständnis den Start eines Lebenstests unterstützen.

Replizieren Sie die Fehler wie erwartet im Feld

Führen Sie den Test bis zum Fehler aus.

Ist die Testprobe genau oder ähnlich genug ausgefallen (d. h. Derselbe Fehlermechanismus) oder hat der Test einen anderen Weg zum Fehler aufgezeigt? Wenn Sie bis zum Ausfall laufen, können Sie die Gültigkeit von Testdesignannahmen überprüfen und unangenehme Überraschungen vermeiden, wenn die Kunden mit der Verwendung des Elements beginnen.

Sobald Sie einen gut charakterisierten Fehlermechanismus haben, ist das Testen, um eine minimale Zuverlässigkeit mit einem Erfolgstest (einem Test, der keine Fehler aufweist) zu zeigen, durchführbar. Vorher nicht.

Der Schlüssel für Lebensdauertests besteht darin, die Fehlermechanismen zu replizieren, die im tatsächlichen Gebrauch auftreten.

Verwenden oder Erstellen eines Beschleunigungsmodells

Für bestimmte Fehlermechanismen, die eine Beziehung zwischen der Zeit bis zum Ausfall und der angewandten Belastung aufweisen, können Sie diese Informationen verwenden, um ein Beschleunigungsmodell zu erstellen.

Das Modell stellt einen Beschleunigungsfaktor bereit, der die Testergebnisse der erhöhten Zeit bis zum Ausfall in die erwartete Zeit bis zum Ausfall umrechnet.

Wenn der Fehlermechanismus mit einer Biegebewegung (z. B. einem Scharnier) zusammenhängt, die bei normalem Gebrauch einmal täglich auftritt. Und angenommen, wir können diese Bewegung im Labor 24 Mal am Tag replizieren. Und die Erhöhung der Flex-Bewegungsrate führt nicht zu falschen Versagensmechanismen, wir haben einen 24-fachen Beschleunigungsfaktor.

Dies bedeutet, dass wir an einem Tag des Labortests 24 Tage der Verwendung replizieren. Wir haben diesen Blick in die Zukunft.

Einige Fehlermechanismen haben komplizierte Beziehungen zu Stress.

Wenn der Mechanismus chemischer Natur ist, dann verbindet die Arrhenius-Ratenreaktionsformel die Temperatur mit der Reaktionsgeschwindigkeit, wenn wir die Aktivierungsenergie dieser spezifischen chemischen Reaktion kennen (raten oder verwenden Sie hier keinen Standardwert!).

Die Beschleunigungsfaktorgleichungen basieren entweder auf empirischen Erkenntnissen oder einer detaillierten Charakterisierung des Versagensmechanismus. Das Gebiet der Physik des Scheiterns hat Kataloge mit detaillierten Formeln für spezifische Fehlermechanismen sowie die Methoden zur Entwicklung der Formeln.

Diese Modelle können ein Mittel zur direkten Abschätzung der Zuverlässigkeit Ihres Gegenstands auf der Grundlage des spezifischen Fehlermechanismus oder eine Methode zur Gestaltung Ihres eigenen Lebensdauertests darstellen.

Der beste Weg, einen Lebensdauertest zu entwerfen, besteht darin, Ihre Kunden das Produkt verwenden zu lassen. Basierend auf dem Verständnis, wie sie das Produkt verwenden und was wann ausfällt, können wir einen angemessenen Lebenstest entwerfen, um vorherzusagen, was tatsächlich passiert.

Dies ist nicht praktikabel, daher machen wir Annahmen, die manchmal durch Experimente und Charakterisierungsarbeiten bestätigt werden, und versuchen, in die Zukunft zu blicken.

Welche Fragen stellst du, wenn du über Lebenstests nachdenkst? Welche Annahmen stellen Sie in Frage? Und verfolgen Sie, wie gut Ihre Schätzungen die tatsächliche Leistung widerspiegeln?