Способы проведения испытаний

Условия эксплуатации.

Все виды воздействия на изделия можно классифицировать на внешние и внутренние. Внешние воздействия не связаны с режимами эксплуатации изделия, а связаны с условиями хранения, эксплуатации изделия. Внутренние воздействия обусловлены режимами эксплуатации, характеризующимися механическими нагрузками (механо-электрическое преобразование энергии).

Под условиями эксплуатации изделия понимают совокупность внешних и внутренних воздействий, оказывающих влияние на его работоспособность. Все внешние воздействия по первоначальным причинам воздействия разделяют на: воздействия естественных условий и воздействия условий применения изделия на объекте.

Условия испытаний описывают внешними воздействующими факторами (ВВФ), которые определяют требования безопасности и учитываются при проведении обязательной сертификации.

ВВФ подразделяют на классы:

1) механические

2) климатические

3) биологические

4) радиационные

5) электромагнитных полей

6) специальных сред

7) термические

8) космические

Механические ВВФ классифицируют на группы:

· колебания (включая вибрации)

· удар (включая механический, гидравлический и аэродинамический)

· постоянное ускорение (включая невесомость)

· давление

· сила, момент силы

· поток жидкости

Климатические условия представляют собой совокупность естественных и искусственных климатических воздействий. Естественные климатические воздействия обуславливаются погодными условиями, включающими температуру, влажность, ветер, атмосферные осадки. Искусственные климатические воздействия создаются вследствие функционирования изделий и расположенными рядом с ними технических объектов. Группы климатических внешних воздействий:

· давление воздуха и других газов

· температура воздуха

· влажность воздуха

· атмосферные осадки

· туман

· пыль

· солнечное излучение

· поток воздуха

· среда с коррозионной активностью (с коррозионно-активным агентом атмосферы; с коррозионно-активным агентом морской воды; с коррозионно-активным агентом почвенно-грунтовой среды)

· ледово-снежная среда

Также возможно и совместное действие.

Биологические ВВФ: растения и грибы, позвоночные и беспозвоночные.

Биологические воздействия, в которых находится продукция, определяются совокупностью воздействующих биологических факторов, событий.

События, состоящие в выходе какого-либо параметра продукции под воздействием биофактора за границы, указанные в НТД, называют биоповреждением.

Биоповреждения:

· механические макроразрушения (столкновения, прогрызания, уничтожения)

· ухудшение эксплуатационных свойств в результате биозагрязнения, биозасорения, биозарастания)

· биохимическое разрушение (биологическое повреждение в результате питания, химическое воздействие выделяющихся веществ, физико-химическая коррозия на границе материала организма)

· вирусы и бактерии.

Радиационные ВВФ:

1) гамма- и рентгеновское излучение

2) альфа-частицы, электроны, протоны, нейтроны

Влияет на ход хим.реакций и проведения регистрирующей аппаратуры.

ВВФ электромагнитных полей: влияют на работу электронных приборов.

ВВФ специальных сред. Группы:

1) кислотно-щелочная и нейтральная

2) масла и смазки (минеральные и синтетические)

3) топливо, включая нефтепродукты и компоненты ракетного топлива

4) другие специальные среды (испытательная среда, антифриз, рабочее тело для передачи энергии, отравляющие вещества, радиоактивные аэрозоли)

Термические ВВФ: тепловой удар; нагрев.

Космические ВВФ:

1) глубокий космический вакуум

2) корпускулярное излучение

3) метеорные частицы

4) захламленность космоса

5) радиационные пояса Земли

6) перепад температур на солнечной и теневой стороне на орбите.

Классификация испытаний.

Все применяемые методы испытаний классифицируются на 2 группы: физические испытания реальных изделий или макетов; испытания с использованием моделей.

Физические испытания могут проводиться как при ВВФ, созданных искусственным путем с помощью испытательных стендов или специальных методов и средств применяемых в лабораторных условиях (лабораторные испытания), так и при естественных ВВФ.

Лабораторные и стендовые испытания отличаются от реальной эксплуатации тем, что при их проведении пока еще не представляется возможность моделировать все внешние воздействия одновременно в той случайной совокупности, которая имеет место в реальной эксплуатации.

Обычно при этих испытаниях изделие подвергается одной или нескольким определенным нагрузкам, это приводит к результатам несколько отличающихся от полученных данных при реальной эксплуатации. Поэтому наряду с такими испытаниями поводятся испытания в соответствии с естественными условиями окружающей среды: полигонные и натурные испытания.

Полигонные испытания. При этом испытании изделия предназначены для эксплуатации и хранения, только в ограниченных климатических районах проводят на полигонах расположенных в пунктах, характеризующих климатические воздействия этих районов.

Натурные испытания реализуются при выполнении 3 условий: испытаниям подвергается непосредственно изготовленное изделие; испытания проводятся в условиях и при воздействиях на изделие соответствующих условиям и воздействиям при их использовании по целевому назначению; определенные характеристики свойств объекта испытаний измеряются непосредственно без исполнения аналитических зависимостей, отражающих физическую структуру объекта испытаний и его составных частей, при этом допускается применение математического аппарата статистической обработки экспериментальных данных.

Цель полигонных и натурных испытаний: исследование комплексного влияния естественно воздействующих факторов на изменение параметров, свойств и механизмов отказов изделий при их эксплуатации и хранении.

Эти испытания обеспечивают:

1) получение наиболее полной и достоверной информации о комплексном влиянии факторов окружающей среды на параметры, характеризующие изделия.

2) позволяет исследовать характер реальных физико-химических процессов, протекающих в материалах и комплектующих изделия при ВВФ.

3) дают возможность уточнять данные, полученные при испытании объекта под воздействием ВВФ, создаваемых искусственным путем, а также нормы на допустимые изменения параметров.

По результатам полигонных и натурных испытаний разрабатывают рекомендации по способам защиты изделий от ВВФ.

Испытания с использованием моделей. Осуществляется методами физического и математического моделирования.

Физическое моделирование заключается в том, что первичный параметр объекта испытаний (процесс в элементе схемы или внешнее воздействие) заменяется простой физической моделью, способной имитировать изменения одного параметра.

Физическое моделирование может осуществляться 2 методами:

1) метод статистических испытаний (метод Монте-Карло) заключается в том, что при помощи многократных случайных испытаний определяют вероятность появлений некоторого случайного события (математическое ожидание случайной величины). Данный метод позволяет определить характеристики надежности исходя из предположения, что известен механизм отказов при различных сочетаниях значений параметров изделий, выбираемых случайным образом, согласно заданной статистической модели.

2) метод статистических испытаний физическим моделированием. Предусматривает проведение испытаний на реальных объектах или их электронных моделей. При испытаниях на реальных объектах проводят исследования возможных причин возникновения отказов изделий и их последствий путем искусственного введения в схему обрывов, коротких замыканий или установки комплектующих элементов, с параметрами, выходящими за допустимые нормы.

Проведение испытаний на электронных моделях объекта заключается в том, что определенные комплектующие элементы схемы заменяются физическими моделями, позволяющие изменять величины, характеризующих их параметров.

Математическое моделирование базируется на использовании уравнений, связывающих входные и выходные параметры объекта испытаний. Эти уравнения выводят на основании изучения конкретных изделий и их внутренних функциональных связей, после чего и осуществляют математическое описание установленных связей с учетом воздействия различных факторов на изделие.

Недостаток метода: необходимость проведения огромного объема теоретических и экспериментальных исследований для определения соотношений, характеризующих математическую модель объекта, что требует применение ЭВМ с высоким быстродействием, а также знание вероятностных характеристик первичных параметров.

Этапы жизненного цикла изделий.

1) проводится исследование испытания для изучения определенных характеристик свойств объекта и их целью является: условие его применения; выбор наилучших характеристик свойств объекта.

2) сравнение множества вариантов реализации объекта при проектировании и аттестации объекта.

3) построение математической модели функционирования объекта.

4) отбор существенных факторов, влияющих на показатели качества функционирования объекта.

5) выбор вида математической модели объекта

Особенностью исследовательских испытаний является факультативный характер проведения (не применяется при сдаче готовой продукции).

На этапе проектирования проводятся следующие испытания: доводочные, предварительные и приемочные.

Доводочные испытания – исследовательские испытания, проводимые при проектировании изделий с целью оценки влияния вносимых в него изменений для достижения заданных значений показателей качества.

Предварительные испытания – контрольные испытания опытных образцов или партий продукции с целью определения возможности предъявления их для приемочных испытаний.

Приемочные испытания – контрольные испытания опытных образцов или партий, проводимые для решения вопросов по целесообразности постановки этой продукции на производство или использованию по назначению.

Виды испытаний готовой продукции: квалификационные, предъявительские, приемосдаточные, периодические, инспекционные, типовые, аттестационные, сертификационные.

Квалификационные испытания проводят на установленной серии или первой промежуточной партии изделия.

Цели: оценка готовности предприятия к выпуску продукции данного типа в заданном объеме.

Их проводят в двух случаях: 1) при оценке готовности предприятия к выпуску серийной продукции, если изготовители опытных и серийных образцов разные. 2) при постановке на производство продукции по лицензиям.

Предъявительские испытания проводятся обязательно службой технического контроля предприятия изготовителя перед предъявлением ее для приемки представителям организации заказчика.

Приемосдаточные испытания проводятся на освоенном производстве, проводятся изготовителем продукции, если на предприятии изготовителя имеется представитель заказчика, то приемосдаточные испытания проводятся им в присутствии представителя изготовителя.

Периодические испытания. С целью контроля стабильности качества продукции и возможности продолжения её выпуска проводят периодические испытания в объеме и в сроки, указанные в нормативно-технической документации (НТД).

Инспекционные испытания. Особый вид испытаний, проводится в выборочном порядке с целью контроля стабильности качества установленных видов продукции специально уполномоченными организациями.

Когда в производственном процессе выявляют недостатки конструкции изделия или технологического процесса его изготовления возникает необходимость совершенствования конструкций или процессов. Целесообразность вносимых изменений выявляют при помощи типовых испытаний.

Типовые испытания. Они являются тоже контрольными испытаниями выпускаемой продукции, проводимые с целью оценки эффективности и целесообразности вносимых изменений в техпроцесс, конструкцию, рецептуру.

Аттестационные испытания – испытания, проводимые для оценки уровня качества продукции при её аттестации по категориям качества.

Сертификационные испытания - контрольные испытания, проводимые для подтверждения соответствия продукции требованиям безопасности, охраны окружающей среды, качеством продукции и установления соответствия характеристики его свойств в национальной международной научно-технической документации. Проводят независимые испытательные центры по программам и методикам, установленным в сертификационной документации с учетом особенности продукции. По результатам испытаний выдается сертификат соответствия и право на использование знака соответствия.

По продолжительности испытания делятся на нормальные, ускоренные и сокращенные.

Нормальные – методы и условия обеспечивают получение необходимого объема информации о характеристиках продукции в такой же интервал времени, как и в условиях эксплуатации.

Ускоренные – методы и условия обеспечивают получение необходимого объема информации о характеристиках продукции в более короткий срок за счет повышения нагрузок на образец продукции (напр., увеличение температуры).

Сокращенные – проводят по сокращенной программе без увеличения нагрузок на образцы продукции.

В зависимости от уровня значимости испытаний их можно разделить на государственные, межведомственные, ведомственные.

К государственным относятся испытания установленных важнейших видов изделий, проводимые головной организацией по государственному испытанию и приемочные испытания, проводимые государственной комиссией или испытательной организацией, которой предоставлено право на их проведение.

Межведомственные – испытания изделий, проводимые комиссией из представителей нескольких заинтересованных министерств и ведомств или приемочные испытания установленных видов изделий для приемки составных её частей, разрабатываемых совместно несколькими ведомствами.

Ведомственные испытания проводятся комиссией из представителей заинтересованного министерства ведомств или корпораций.

К категории испытаний по характеристикам объектов испытаний относятся:

1) испытания на надежность (для определения показателей надежности в заданных условиях)

2) испытания на устойчивость (контроль способности изделия выполнять функции и сохранять показатели в пределах норм, установленных в нормативных документах во время воздействия определенных факторов).

3) испытания на безопасность (с целью установления или подтверждения факта безопасности продукции).

4) испытания на транспортабельность (определение возможности транспортировать продукцию без нарушения функции параметров, в том числе и условия транспортирования).

5) граничные испытания (проводятся для определения зависимости между предельно допустимыми значениями параметров объекта и режимом эксплуатации. Являются эксплуатационным методом, основанным на физическом моделировании в области значений первичных параметров, при которых выходные параметры изделия находятся в пределах допуска, т.е. в области безотказной работы изделия).

6) определительные испытания (проводят для определения значений характеристик объекта с заданными значениями показателей точности и достоверности)

7) сравнительные испытания (проводят для сравнения характеристик свойств аналогичных или одинаковых объектов).

На практике возникает необходимость сравнить качество аналогичных по характеристикам или даже одинаковых изделий, выпускаемых различными предприятиями. Для этого сравнивают объекты в идентичных условиях.

Испытания по виду внешний воздействующих факторов (ВВФ) подразделяются на:

климатические, биологический, механические, радиационные и т.д.

Способы проведения испытаний.

Способы проведения испытаний: последовательные, параллельные, последовательно-параллельные, комбинированные.

При последовательном способе один и тот же объект испытания последовательно подвергается всем предусмотренным программой видам испытаний.

Важным условием проведения является соблюдение определенного порядка воздействия внешних факторов. Иногда при составлении программы предусматривают такую последовательность ВВФ на объект, согласно которой вначале действуют наиболее сильные, влияющие на данный объект, внешние факторы. Это делается для скорейшего выявления потенциально надежных образцов с целью сокращения времени испытаний. Однако при этом теряется большая часть информации о влиянии других видов факторов, которая могла быть получена при их воздействии. Поэтому на практике рекомендуется начинать испытания с воздействием на изделия на менее жестких внешних факторов, при которых воздействие будет наименьшим. Такой способ позволяет точнее определить причины наблюдаемых отказов и составить наиболее полную картину о наличии в изделии потенциальных дефектов. Оптимальная последовательность зависит от назначения изделия, места его установки, предполагаемых условий его эксплуатации. Характерной особенностью последовательного способа является наличие эффекта накопления деградационных изменений в физической структуре объекта по мере перехода от одного вида ВВФ к другому. В результате чего каждое воздействие предыдущего фактора оказывает влияние на результаты испытаний при воздействии последующего, что усложняет интерпретацию результатов испытаний и увеличивает износ изделия.

При параллельном способе проведения испытаний образец подвергается одновременному воздействию ВВФ на нескольких выборках. Такой способ позволяет получить большой объем информации за короткий промежуток времени при минимальном износе испытываемых образцов.

Недостаток: требует большого числа испытываемых изделий.

Последовательно-параллельный способ позволяет в каждом конкретном случае более эффектно использовать преимущества того или иного способа, находить оптимальные варианты их сочетания. При последовательно-параллельном способе все изделия, отобранные для испытаний, разбиваются на несколько групп, которые испытываются параллельно, а в каждой из групп испытания проводятся последовательным способом. Группы испытаний формируются таким образом, чтобы продолжительность испытаний примерно была одинаковой и условия проведения объединенных в одну группу видов испытаний были близки к реальным.

Комбинированный способ. Каждый из рассмотренных способов предусматривает раздельное воздействие на объект внешних факторов, что является существенным отличием от реальных условий его эксплуатации. С целью приближения условий эксплуатации к реальным применяют комбинированный способ испытаний, при котором на объект испытания одновременно воздействуют несколько внешних факторов.

Ускоренные испытания.

Сложность и ответственность задач, решаемых с помощью современных изделий, заставляет предъявлять к их надежности высокие требования. Одновременно наблюдается тенденция к увеличению времени работы изделия с определенным показателем надежности. Для определения соответствия изделий таким требованиям необходимо проведение продолжительных испытаний над большими объемами выборок. При больших значениях заданного времени эти испытания не обеспечивают оперативность контроля надежности изделий. При больших значениях вероятности безотказной работы не дают достаточной достоверности результатов контроля. Чтобы правильно оценить надежность продукции необходимо экспериментально испытать на воздействие тех факторов, которые наиболее сильно влияют на долговечность и сохраняемость. Для этого требуются существенные затраты времени и материальных ресурсов. Перечисленные затруднения решаются проведением ускоренных испытаний, которые имеют цель выявить изменение параметров узлов изделий при сокращении длительности испытаний и одновременной идентификации условий воздействия. Величину, показывающую во сколько раз уменьшается значение показателей долговечности или срок сохраняемости при испытаниях относительно заданных значений показателей долговечности или срокосохраняемости при эксплуатации, называют коэффициентом ускорения испытаний.

Коэффициент ускорения К_у = t_н/t_u = λ_н/λ_u (1)

t_н – время испытания в нормальном режиме;

t_u – время испытания в форсированном режиме;

λ_н – интенсивность отказов при нормальном режиме;

λ_u – интенсивность отказов при форсированном режиме.

λ = d/tN (2) ; λ = 0,69/tN (3)

d – количество отказов;

N – большое число образцов;

t – время испытаний.

Если нет отказов d=0, то интенсивность вычисляют по формуле (3). Ускорения испытаний изделий достигают ужесточением воздействия факторов внешней среды. Повышенное воздействие на элементы и узлы изделий приводит к сравнительно быстрому их изнашиванию и старению. При ускоренных испытаниях значения воздействующих факторов должны превышать предельные значения, при которых еще сохраняется нормальная работа типовых функционированных узлов и аппаратуры.

Можно выделить 3 метода ускоренных испытаний:

1) форсированные испытания. Заключаются в ужесточении режимов испытаний эквивалентном такому изменению параметров эксплуатации, при котором увеличивается скорость протекания процессов износа. Для увеличения скоростей естественного старения или скорости износа используют изменение параметров внешних условий: давление, температура, влажность и т.д.

Недостатки метода: возможность существенного изменения физико-химических процессов старения; практическая невозможность числовой оценки корреляции между значениями параметров испытаний и параметрами скоростей протекания процессов изнашивания в особенности для вновь освоенных изделий или при изменении технологий производства изделий; невозможность количественных оценок основных надежностных характеристик испытуемых изделий.

В силу этого метод форсированных испытаний можно применять при сравнительных и контрольных испытаниях.

2) второй метод предусматривает прекращение испытаний до наступления отказа.

Недостатки: трудность нахождения определяющих надежность параметров; практическая невозможность установления определяющих параметров допустимых значений объекта; малые значения коэффициента ускорения, которые лежат в пределах 2,0 – 3,5. Этот метод входит в группу неразрушающих.

3) заключается в совместном применении 1-го и 2-го метода.

Недостатки: невозможность проведения одновременного испытания нескольких изделий; сложность вычислительных процедур.

Проводить ускоренные испытания допускаются только в технически обоснованных случаях в соответствии с нормативно технической документации на изделие.

При организации ускоренных испытаний большое значение имеет выбор воздействующих факторов.

Поиск по сайту: