什么是加速壽命試驗

加速壽命試驗是用加大試驗應(yīng)力（諸如熱應(yīng)力、電應(yīng)力、機械應(yīng)力等)的方法，激發(fā)產(chǎn)品在短時間內(nèi)產(chǎn)生跟正常應(yīng)力水平下相同的失效，縮短試驗周期，但不改變受試樣品的失效分布。然后運用加速壽命模型，評估產(chǎn)品在正常工作應(yīng)力下的可靠性或壽命特征。加速試驗是近年來快速發(fā)展的一項可靠性試驗技術(shù)。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)可靠性試驗的技術(shù)思路，將激發(fā)的試驗機制引入到可靠性試驗，可以大大縮短試驗時間，提高試驗效率，降低試驗耗損。

測試方法以及試驗應(yīng)力：

按照試驗應(yīng)力的加載方式，加速壽命試驗通常分為恒定應(yīng)力試驗、步進應(yīng)力試驗和序進應(yīng)力試驗三種基本類型，如圖所示。它們分別表示了三種基本加速壽命試驗的應(yīng)力加載歷程。

（1）恒定應(yīng)力試驗(Constant-Stress Testing: CST)

其特點是對產(chǎn)品施加的“負(fù)荷”的水平保持不變，其水平高于產(chǎn)品在正常條件下所接受的“負(fù)荷”的水平。試驗是將產(chǎn)品分成若干個組后同時進行，每一組可相應(yīng)的有不同的“負(fù)荷”水平，直到各組產(chǎn)品都有一定數(shù)量的產(chǎn)品失效時為止。恒定應(yīng)力試驗的應(yīng)力加載時間歷程見圖 1(a)。

（2）步進應(yīng)力試驗(Step-Up-Stress Testing: SUST)

此試驗對產(chǎn)品所施加的“負(fù)荷”是在不同的時間段施加不同水平的“負(fù)荷”，其水平是階梯上升的。在每一時間段上的“負(fù)荷”水平，都高于正常條件下的“負(fù)荷”水平。因此，在每一時間段上都會有某些產(chǎn)品失效，未失效的產(chǎn)品則繼續(xù)承受下一個時間段上更高一級水平下的試驗，如此繼續(xù)下去，直到在最高應(yīng)力水平下也檢測到足夠失效數(shù)(或者達(dá)到一定的試驗時間)時為止。步進應(yīng)力試驗的應(yīng)力加載時間歷程見圖 1(b)。

（3）序進應(yīng)力加速壽命試驗(Progressive Stress Testing:PST)

序進應(yīng)力試驗方法與步進應(yīng)力試驗基本相似，區(qū)別在于序進應(yīng)力試驗加載的應(yīng)力水平隨時間連續(xù)上升。圖 1(c)表示了序進應(yīng)力加載最簡單的情形，即試驗應(yīng)力隨時間呈直線上升的加載歷程。

加速壽命試驗應(yīng)用前提要求：

若加速壽命與實用壽命的失效模式相同，即可運用加速壽命試驗。但實際上，有時失效模式相同，失效機理(Mechanism)卻不同，或即使失效機理亦相同，但失效判定條件或使用條件變動的話，加速性就變化。在長期的研發(fā)改進過程中，產(chǎn)品的設(shè)計或制造方法都可能發(fā)生變化，顧客的使用條件方可能發(fā)生變化；或是以規(guī)定的技術(shù)方法所生產(chǎn)的產(chǎn)品，也因存在無法控制的因素影響，造成失效機構(gòu)的改變，這些都可能造成無法利用加速壽命試驗。

如，電子管的壽命滿足Arrhenius的關(guān)系式，所以可提高陰極溫度，實施加速壽命試驗。如，電視機用布朗管若使陰極溫度成為額定值的100%，可實施加速因子為2.2倍至3倍的加速壽命試驗。但不論是陰極溫度低于額定，或不從陰極取電流而使用電子管時，都會顯著減短壽命。兩者之失效模式都是電子放射不良，但其間的差異在于失效機理不同。電子管常因陰極活性物質(zhì)的減少而使電子放射特性劣化，但陰極溫度減低的話，管內(nèi)不純氣體的作用亦會使電子放射特性劣化;若不取電流而動作的話，陰極內(nèi)部生成的中間層化合物電阻增大，亦使電子放射特性劣化，所以即使判定壽命的失效模式相同，失效機理也不同。故電子管須檢討實際使用時陰極溫度的偏差、間歇動作等條件，才能決定實施加速壽命試驗之方法。

除了以上所提的問題外，在規(guī)劃加速壽命試驗時須綜合考慮下列問題，才能選定加速壽命試驗的條件，以決定其適用的范圍:

（1）施加應(yīng)力之大小不同可能形成不同的失效模式，在此種情形下，應(yīng)力加速法之使用受到限制。

（2）失效發(fā)生時間與施加應(yīng)力強度之間，可能因應(yīng)力大小之不同或因機械操作條件不同而有不同的關(guān)系，放在加速壽命試驗規(guī)劃之初，就應(yīng)該注意到此種應(yīng)力加速適用范圍的問題。

（3）可在若干不同的試驗方法及不同的失效分析基準(zhǔn)之中，選用加速因子較大的方法，以較短試驗時間評估壽命的效用。

（4）產(chǎn)品在實地使用狀況下，應(yīng)力的變動大，失效發(fā)生的條件方可因使用者不同而異;或即使是反應(yīng)機構(gòu)相同的失效，分散亦頗不均勻，因此利用實驗數(shù)據(jù)推定實際使用壽命時，應(yīng)盡量指定累積失效率加以推定，以避免因數(shù)據(jù)不充足造成錯誤的分析。

常用的加速壽命試驗加速模型有：

阿倫尼斯模型（Arrhenius）、逆冪律模型、Peck模型、艾林模型

1、阿倫尼斯模型

在加速壽命試驗中用溫度作為加速應(yīng)力是非常普遍的，因為高溫能使產(chǎn)品的電子元器件、絕緣材料加快化學(xué)反應(yīng)，造成產(chǎn)品提前失效。

阿倫尼斯模型是使用較為普遍的加速試驗?zāi)Ｐ?，它也稱為熱老化模型。

2、逆冪律模型

在加速壽命試驗中用電應(yīng)力如電壓、電流、功率作為加速應(yīng)力也是非常常見的。

逆冪律模型溫度變化速率與循環(huán)次數(shù)滿足逆冪律模式：

3、溫濕度兩綜合的加速模型主要有：艾琳模型和Peck模型。

實際試驗過程中，高溫老化用阿倫尼斯模型、溫度循環(huán)加速模型用W-E模型和逆冪律模型、溫度+濕度兩綜合應(yīng)力加速模型用Peck模型和艾林模型、機械應(yīng)力或電應(yīng)力采用逆冪律加速模型、也有采用溫度+濕度+振動三綜合應(yīng)力加速模型的。