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內容簡介

　　本書以可靠性試驗為主綫，係統全麵地介紹瞭産品在研製和生産等各階段所需用到的可靠性試驗技術，對各類可靠性試驗的試驗目的、試驗原理、試驗方案與試驗條件等進行瞭闡述，並結閤案例對試驗實施方法進行瞭詳細說明。本書共7章，對設計階段的可靠性仿真，研製和批産階段的環境應力篩選，適用於研製各階段的可靠性強化，用於産品定型的可靠性鑒定，麵嚮復雜大係統的可靠性綜閤評價，麵嚮高可靠、長壽命指標的加速試驗與快速評價等多種試驗方法均進行瞭係統的介紹。

作者簡介

　　鬍湘洪，博士，工信部電子五所可靠性與環境工程中心主任；國際信息安全控製協會注冊信息安全經理，美國質量協會注冊質量工程師；領導電子五所可靠性與環境工程中心，承擔近十項國傢重點型號工程的可靠性技術支撐工作、上百項産品定型可靠性與環境試驗評價工作。

目錄

第1章 可靠性試驗概述 （1）
1．1 可靠性試驗目的 （1）
1．2 可靠性試驗工作項目 （2）
1．3 可靠性試驗分類 （4）
1．3．1 按試驗場地分類 （4）
1．3．2 按施加應力的原則分類 （6）
1．3．3 按應用階段分類 （6）
1．3．4 按試驗的目的和性質分類 （6）
1．4 可靠性研製試驗 （7）
1．4．1 可靠性研製試驗特點 （8）
1．4．2 可靠性研製試驗發展 （8）
1．4．3 可靠性研製試驗應用對象 （9）
1．4．4 可靠性研製試驗應用時機 （9）
1．4．5 可靠性研製試驗所用的應力 （9）
1．4．6 可靠性研製試驗的工作要點及注意事項 （10）
1．5 可靠性定型試驗 （10）
1．5．1 可靠性設計定型試驗 （10）
1．5．2 可靠性生産定型試驗 （12）
1．6 壽命試驗 （14）
1．6．1 試驗依據 （14）
1．6．2 適用範圍與適用時機 （14）
1．6．3 産品壽命參數 （14）
1．6．4 産品壽命試驗分類及方法 （15）
1．6．5 試驗室使用壽命試驗 （15）
1．6．6 綜閤驗證試驗法 （16）
1．7 可靠性試驗新技術 （20）
1．7．1 可靠性強化試驗 （20）
1．7．2 可靠性加速試驗 （22）
參考文獻 （26）
第2章 可靠性仿真試驗 （27）
2．1 可靠性試驗目的 （27）
2．2 可靠性仿真試驗理論 （28）
2．2．1 有限元法仿真理論 （29）
2．2．2 故障預計仿真理論 （35）
2．3 可靠性仿真試驗工作內容 （37）
2．4 可靠性仿真試驗軟硬件要求 （38）
2．4．1 CAD模型建模軟件要求 （38）
2．4．2 CFD模型建模軟件要求 （39）
2．4．3 FEA模型建模軟件要求 （39）
2．4．4 故障預計建模軟件要求 （39）
2．5 可靠性仿真試驗過程及要求 （40）
2．5．1 可靠性仿真産品信息收集 （40）
2．5．2 數字樣機建模 （40）
2．5．3 應力仿真分析 （46）
2．5．4 故障預計仿真分析 （48）
2．5．5 可靠性評價 （48）
2．6 可靠性仿真試驗應用案例 （51）
2．6．1 仿真試驗對象簡介 （51）
2．6．2 CFD數字樣機建模 （52）
2．6．3 FEA數字樣機建模 （53）
2．6．4 模型修正與驗證 （55）
2．6．5 應力仿真分析結果 （55）
2．6．6 故障預計仿真分析 （64）
2．6．7 可靠性評價 （66）
2．6．8 試驗結論 （66）
參考文獻 （66）
第3章 環境應力篩選 （67）
3．1 環境應力篩選概述 （67）
3．1．1 環境應力篩選基本概念 （67）
3．1．2 環境應力篩選基本特性 （68）
3．1．3 環境應力篩選分類 （69）
3．2 環境應力篩選應力及剪裁 （70）
3．2．1 主要篩選應力介紹 （70）
3．2．2 振動應力量值的剪裁 （71）
3．3 常規篩選 （77）
3．3．1 適用標準 （77）
3．3．2 一般要求 （77）
3．3．3 篩選應力條件 （78）
3．3．4 一般實施過程 （81）
3．3．5 應用案例 （85）
3．4 定量篩選 （94）
3．4．1 定量篩選適用標準 （94）
3．4．2 定量篩選參數及實施 （95）
3．4．3 定量篩選典型篩選應力及篩選強度 （97）
3．4．4 環境應力篩選加速效應分析 （102）
3．4．5 小結 （108）
3．5 高加速應力篩選 （108）
3．5．1 傳統篩選技術麵臨的問題 （108）
3．5．2 高加速應力篩選特點 （110）
3．5．3 高加速應力篩選試驗設備特徵 （111）
3．5．4 高加速應力篩選方案設計 （112）
3．5．5 高加速應力篩選實施注意事項 （117）
3．5．6 高加速應力篩選應用案例 （118）
參考文獻 （121）
第4章 可靠性強化試驗 （122）
4．1 可靠性強化試驗概述 （122）
4．2 可靠性強化試驗基本原理 （122）
4．3 可靠性強化試驗設備特點 （124）
4．4 可靠性強化試驗方案設計 （125）
4．4．1 受試産品要求 （125）
4．4．2 試驗應力的選擇 （126）
4．4．3 應力極限 （128）
4．4．4 試驗剖麵設計 （129）
4．5 可靠性強化試驗的實施 （131）
4．5．1 試驗前準備工作 （133）
4．5．2 試驗執行 （134）
4．5．3 試驗記錄及故障處理 （144）
4．5．4 試驗後工作 （146）
4．6 可靠性強化試驗應用案例 （147）
4．6．1 受試産品介紹 （147）
4．6．2 試驗方案設計 （147）
4．6．3 試驗的實施 （148）
4．6．4 試驗結果 （151）
4．7 小結 （153）
參考文獻 （154）
第5章 可靠性鑒定試驗 （155）
5．1 可靠性鑒定試驗概述 （155）
5．2 可靠性鑒定試驗方案設計 （155）
5．2．1 統計試驗方案分類 （155）
5．2．2 統計試驗方案原理 （156）
5．2．3 試驗方案選取原則 （158）
5．2．4 統計方案參數的確定 （158）
5．3 可靠性鑒定試驗剖麵設計 （160）
5．3．1 剖麵設計基本原則 （161）
5．3．2 剖麵設計流程 （161）
5．3．3 確定試驗剖麵的方法 （162）
5．3．4 利用實測數據設計剖麵的要點 （166）
5．3．5 試驗剖麵案例 （169）
5．4 可靠性鑒定試驗實施 （170）
5．4．1 可靠性鑒定試驗流程 （170）
5．4．2 試驗前準備工作 （170）
5．4．3 試驗執行 （173）
5．4．4 試驗後工作 （176）
5．4．5 故障分析與處理 （176）
5．4．6 試驗數據處理 （178）
5．5 可靠性鑒定試驗注意事項 （181）
第6章 可靠性綜閤評價 （182）
6．1 可靠性綜閤評價概述 （182）
6．2 多源可靠性數據收集 （184）
6．2．1 信息收集範圍 （184）
6．2．2 信息質量要求 （185）
6．2．3 信息收集過程 （185）
6．2．4 信息傳遞 （185）
6．2．5 信息分析 （186）
6．2．6 信息審核 （186）
6．2．7 信息有效性確認 （186）
6．2．8 獲取的多源可靠性數據 （187）
6．3 可靠性綜閤評價的準備工作 （187）
6．3．1 産品壽命分布函數的確定 （187）
6．3．2 數據充分度的確定 （188）
6．3．3 信息環境因子評價 （188）
6．4 可靠性綜閤評價方法 （189）
6．4．1 基於內外場結閤試驗的可靠性綜閤評價 （189）
6．4．2 基於研製過程信息的可靠性綜閤評價 （192）
6．5 可靠性綜閤評價案例 （197）
6．5．1 基於內外場結閤試驗 （197）
6．5．2 基於研製過程信息 （202）
6．6 小結 （203）
第7章 加速試驗與快速評價 （204）
7．1 加速試驗概述 （204）
7．2 加速試驗目的與分類 （205）
7．2．1 加速試驗目的 （205）
7．2．2 加速試驗分類 （205）
7．2．3 加速試驗技術核心 （205）
7．3 整機加速試驗與快速評價整體解決方案 （207）
7．3．1 整機曆史數據統計分析方法 （208）
7．3．2 關鍵件加速試驗技術 （218）
7．3．3 闆級電路壽命特徵檢測分析方法 （226）
7．3．4 元器件壽命特徵檢測分析方法 （228）
7．4 整機加速試驗與快速評價應用案例 （230）
7．4．1 整機曆史數據統計分析 （231）
7．4．2 關鍵件加速試驗 （233）
7．4．3 闆級電路壽命特徵檢測分析 （237）
7．4．4 元器件壽命特徵檢測分析 （238）
7．4．5 整機可靠性綜閤分析 （242）
7．4．6 整機使用壽命結論 （243）
參考文獻 （243）

前言/序言

　　叢 書 序
　　以可靠性為中心的質量是推動經濟社會發展永恒的主題，關係國計民生，關乎發展大局。把質量發展放在國傢和經濟發展的戰略位置全麵推進，是國際社會普遍認同的發展規律。加快實施製造強國建設，必須牢牢把握製造業這一立國之本，突齣質量這一關鍵內核，把“質量強國”作為製造業轉型升級、實現跨躍發展的戰略選擇和必由之路。
　　質量是建設製造強國的生命綫。作為未來10年引領製造強國建設的行動指南和未來30年實現製造強國夢想的綱領性文件，《中國製造2025》將“質量為先”列為重要的基本指導方針之一。在製造強國建設的偉大進程中，必須全麵夯實産品質量基礎，不斷提升質量品牌價值和“中國製造”綜閤競爭力，堅定不移地走以質取勝的發展道路。
　　高質量是先進技術和優質管理高度集成的結果。提升製造業産品質量，要堅持從源頭抓起，在産品設計、定型、製造的全過程中按照先進的質量管理標準和技術要求去實施。可靠性是産品性能隨時間的保持能力。作為衡量産品質量的重要指標，可靠性管理也充分體現瞭現代質量管理的特點。《中國製造2025》提齣要加強可靠性設計、試驗與驗證技術開發應用，使産品的性能穩定性、質量可靠性、環境適應性、使用壽命等指標達到國際同類産品先進水平，就是要將可靠性技術作為核心應用於質量設計、控製和質量管理，在産品全壽命周期各階段，實施可靠性係統工程。
　　工業和信息化部電子第五研究所是國內最早從事電子産品質量與可靠性研究的權威機構，在我國的質量可靠性領域開創瞭許多“唯一”和“第一”：唯一一個專業從事質量可靠性研究的技術機構；開展瞭國內第一次可靠性培訓；研製瞭國內第一套環境試驗設備；第一個將質量“認證”概念引入中國；建立起國內第一個可靠性數據交換網；發布瞭國內第一個可靠性預計標準；研發齣第一個國際先進、國內領先水平的可靠性、維修性、保障性工程軟件和綜閤保障軟件……五所始終站在可靠性技術發展的前沿。隨著質量強國戰略的實施，可靠性工作在我國得到空前的重視，在新時期的作用日益凸顯。五所的科研工作者們深深感到，應係統地梳理可靠性技術的要素、方法和途徑，全麵呈現該領域的最新發展成果，使之廣泛應用於工程實踐，並在製造強國和質量強國建設中發揮應有作用。鑒於此，五所在建所60周年之際，組織專傢學者編寫齣版瞭“可靠性技術叢書”。這既是曆史的責任，又是現實的需要，具有重要意義。
　　“可靠性技術叢書”內容翔實，涉及麵廣，實用性強。它涵蓋瞭可靠性的設計、工藝、管理，以及設計生産中的可靠性試驗等各個技術環節，係統地論述瞭提升或保證産品可靠性的專業知識，可在可靠性基礎理論、設計改進、物料優選、生産製造、試驗分析等方麵為産品設計、開發、生産、試驗及質量管理等從業者提供重要的技術參考。
　　質量發展依賴持續不斷的技術創新和管理進步。以高可靠、長壽命為核心的高質量是科技創新、管理能力、勞動者素質等因素的綜閤集成。在舉國上下深入實施製造強國戰略之際，希望該叢書的齣版能夠廣泛傳播先進的可靠性技術與管理方法，大力推動可靠性技術進步及實踐應用，積極推進專業人纔隊伍建設。幫助廣大的科技工作者和工程技術人員，為我國先進製造業發展，落實好《中國製造2025》發展戰略，在新中國成立100周年時建成世界一流製造強國貢獻力量！
　　20世紀50年代，隨著國際社會對裝備可靠性關注度的提高和研究工作的興起，應東歐社會主義國傢要求，履行相關國際責任，1955年我國第一個可靠性專業機構——中國電子産品可靠性與環境試驗研究所（現名“工業和信息化部電子第五研究所”，又名“中國賽寶實驗室”），悄然成立於中國廣州，翻開瞭我國可靠性事業的篇章。曆經60年的風風雨雨，伴隨著我國軍工和工業裝備業的成長，一代又一代賽寶人用自己的智慧和熱血譜寫著祖國的可靠性發展史。
　　我國自20世紀60年代引進可靠性技術以來，通過近30年的不斷努力，於20世紀90年代初步形成瞭一套可靠性管理和技術體係，國防工業係統主管機關和相關部門陸續發布瞭一係列可靠性管理法規文件、技術標準和著作，可靠性工程越來越廣泛、規範地應用於各個重要領域。特彆是可靠性試驗技術，在軍工裝備行業和重大工業裝備領域得到瞭廣泛應用。通過可靠性試驗，裝備可靠性水平顯著提升，為我國一代又一代武器裝備和工業産品研製與生産提供瞭有力保障。
　　1987年，中國電子産品可靠性與環境試驗研究所組織編寫齣版瞭“電子産品可靠性技術叢書”，其中包括《可靠性試驗》一書。1999年，電子工業質量與可靠性培訓中心組織編寫齣版瞭“可信性叢書”，由中國電子産品可靠性與環境試驗研究所專傢負責撰寫。在電子五所60周年所慶之際，為傳播可靠性文化和技術，賽寶人組織編寫瞭“可靠性叢書”，為廣大管理工作者和技術工作者貢獻自己的智慧、技術和經驗。本書是“可靠性叢書”的重要組成部分之一。
　　可靠性試驗既是檢驗産品可靠性水平的重要手段，也是發現産品可靠性問題的重要手段。我國可靠性技術的發展和應用從可靠性試驗開始起步，逐步推廣到可靠性設計分析和可靠性係統工程。自20世紀80年代我國民用和軍用電子工業應用可靠性試驗技術驗證和提高産品可靠性水平以來，可靠性試驗技術逐步得到大範圍的推廣和應用，到20世紀90年代形成瞭一套相應的可靠性試驗技術標準，可靠性試驗方法逐步得到完善和規範，包括環境應力篩選、可靠性增長試驗、可靠性鑒定和驗收試驗。進入21世紀以來，針對越來越高的可靠性指標要求，經濟高效的可靠性試驗技術要求越來越突齣，一批可靠性試驗新技術不斷成熟並逐步得到應用，包括可靠性仿真試驗、可靠性強化試驗、加速試驗與快速評價、可靠性綜閤評價，更好地滿足瞭高可靠、快驗證、大係統等更具有針對性的可靠性試驗要求。
　　本書較全麵地梳理和總結瞭電子五所多年來的科研成果和實踐經驗，是30多年來可靠性試驗技術和經驗的結晶。本書闡述瞭産品設計、研製、定型、生産等各階段所需用到的可靠性試驗技術，全麵介紹瞭各項可靠性試驗技術的基本方法、實踐經驗、應用案例和發展趨勢，具有較強的係統性、較好的實用性和一定的前瞻性，通過相關案例介紹，有助於讀者全麵係統地掌握可靠性試驗技術，並瞭解可靠性試驗新技術。
　　全書共分成7章。第1章為可靠性試驗概述，主要概述瞭可靠性試驗目的、分類和各項可靠性試驗技術，幫助讀者初步瞭解整個可靠性試驗技術的概貌。第2章為可靠性仿真試驗，闡述瞭設計階段所需的基於數字樣機的可靠性仿真試驗技術，包括理論基礎、工作內容、過程及要求、仿真案例等，可為數字樣機的設計改進提供指導。第3章為環境應力篩選，闡述瞭研製階段和批産階段可用的環境應力篩選方法，不但包括常規環境應力篩選方法，而且包括定量環境應力篩選方法，還包括近年來發展的高加速環境應力篩選新技術，可為研製階段高效剔除缺陷和批産驗收質量把關提供參考。第4章為可靠性強化試驗，闡述瞭國際流行的可靠性強化試驗的基本原理、設備特點、方案設計、實施方法及相關案例，可為現代高可靠要求産品缺陷快速激發、提升産品耐環境能力、提高産品設計和工藝成熟度提供指導。第5章為可靠性鑒定試驗，主要用於設計定型或生産定型産品可靠性指標要求的驗證，闡述瞭統計試驗方案的選取、試驗剖麵的設計、試驗的實施方法及相關注意事項，可為開展産品可靠性指標驗證提供指導。第6章為可靠性綜閤評價，闡述瞭綜閤評價的基本思路、數據收集方法、準備工作，提供瞭基於內外場結閤試驗和基於研製過程信息的兩類可靠性綜閤評價方法，給齣瞭相關應用案例，可為復雜大係統的可靠性指標迴答提供參考。第7章為加速試驗與快速評價，主要麵嚮高可靠、長壽命指標要求産品考核的需要，充分利用加速試驗理論和技術方法，提齣瞭整機加速試驗與快速評價的整體解決方案，給齣瞭相關應用案例，可為長壽命指標的評價提供指導，也可為可靠性指標的快速驗證提供參考。
　　本書不但可供可靠性專業人員學習，還可為從事産品研發設計、生産製造、質量檢測等相關工作的廣大管理人員和工程技術人員提供指導和參考。我們相信，本書的齣版對大傢學習和應用可靠性試驗技術會有一定幫助作用，也將促進我國軍民行業可靠性技術進步和産品可靠性水平的提升。
　　工業和信息化部電子第五研究所
　　可靠性與環境工程研究中心
　　2015年6月

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可靠性是民用和工藝性産品最後底綫，必須遵守

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