什么是加速壽命試驗(yàn)

加速壽命試驗(yàn)是用加大試驗(yàn)應(yīng)力（諸如熱應(yīng)力、電應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力等)的方法，激發(fā)產(chǎn)品在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生跟正常應(yīng)力水平下相同的失效，縮短試驗(yàn)周期，但不改變受試樣品的失效分布。然后運(yùn)用加速壽命模型，評(píng)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(yàn)是近年來(lái)快速發(fā)展的一項(xiàng)可靠性試驗(yàn)技術(shù)。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)可靠性試驗(yàn)的技術(shù)思路，將激發(fā)的試驗(yàn)機(jī)制引入到可靠性試驗(yàn)，可以大大縮短試驗(yàn)時(shí)間，提高試驗(yàn)效率，降低試驗(yàn)耗損。

測(cè)試方法以及試驗(yàn)應(yīng)力：

按照試驗(yàn)應(yīng)力的加載方式，加速壽命試驗(yàn)通常分為恒定應(yīng)力試驗(yàn)、步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)和序進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)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(yàn)的應(yīng)力加載歷程。

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

其特點(diǎn)是對(duì)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(yàn)是將產(chǎn)品分成若干個(gè)組后同時(shí)進(jìn)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(shí)為止。恒定應(yīng)力試驗(yàn)的應(yīng)力加載時(shí)間歷程見(jiàn)圖 1(a)。

（2）步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)(Step-Up-Stress Testing: SUST)

此試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品所施加的“負(fù)荷”是在不同的時(shí)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(shí)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(shí)間段上都會(huì)有某些產(chǎn)品失效，未失效的產(chǎn)品則繼續(xù)承受下一個(gè)時(shí)間段上更高一級(jí)水平下的試驗(yàn)，如此繼續(xù)下去，直到在最高應(yīng)力水平下也檢測(cè)到足夠失效數(shù)(或者達(dá)到一定的試驗(yàn)時(shí)間)時(shí)為止。步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)的應(yīng)力加載時(shí)間歷程見(jiàn)圖 1(b)。

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

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

加速壽命試驗(yàn)應(yīng)用前提要求：

若加速壽命與實(shí)用壽命的失效模式相同，即可運(yùn)用加速壽命試驗(yàn)。但實(shí)際上，有時(shí)失效模式相同，失效機(jī)理(Mechanism)卻不同，或即使失效機(jī)理亦相同，但失效判定條件或使用條件變動(dòng)的話，加速性就變化。在長(zhǎng)期的研發(fā)改進(jìn)過(guò)程中，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(wú)法控制的因素影響，造成失效機(jī)構(gòu)的改變，這些都可能造成無(wú)法利用加速壽命試驗(yàn)。

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(shí)施加速壽命試驗(yàn)。如，電視機(jī)用布朗管若使陰極溫度成為額定值的100%，可實(shí)施加速因子為2.2倍至3倍的加速壽命試驗(yàn)。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(shí)，都會(huì)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(jī)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(huì)使電子放射特性劣化;若不取電流而動(dòng)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(jī)理也不同。故電子管須檢討實(shí)際使用時(shí)陰極溫度的偏差、間歇?jiǎng)幼鞯葪l件，才能決定實(shí)施加速壽命試驗(yàn)之方法。

除了以上所提的問(wèn)題外，在規(guī)劃加速壽命試驗(yàn)時(shí)須綜合考慮下列問(wèn)題，才能選定加速壽命試驗(yàn)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(shí)間與施加應(yīng)力強(qiáng)度之間，可能因應(yīng)力大小之不同或因機(jī)械操作條件不同而有不同的關(guān)系，放在加速壽命試驗(yàn)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(wèn)題。

（3）可在若干不同的試驗(yàn)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(yàn)時(shí)間評(píng)估壽命的效用。

（4）產(chǎn)品在實(shí)地使用狀況下，應(yīng)力的變動(dòng)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(jī)構(gòu)相同的失效，分散亦頗不均勻，因此利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推定實(shí)際使用壽命時(shí)，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(cuò)誤的分析。

常用的加速壽命試驗(yàn)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(yàn)中用溫度作為加速應(yīng)力是非常普遍的，因?yàn)楦邷啬苁巩a(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(yàn)?zāi)Ｐ?，它也稱為熱老化模型。

2、逆冪律模型

在加速壽命試驗(yàn)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(jiàn)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(shí)際試驗(yàn)過(guò)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(jī)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(dòng)三綜合應(yīng)力加速模型的。