Лабораторные и стендовые испытания

Испытания ЭС Лекция 5 Лабораторные и стендовые испытания Способы испытаний • • • • Способы испытаний: последовательный, параллельный, последовательнопараллельный, комбинированный. Последовательный способ – одно и то же ЭС последовательно подвергают всем запланированным программой видам испытаний. Исключение составляют большинство биологических и химических ВВФ (делают на различных выборках). Важнейшим условием проведения последовательных испытаний является соблюдение определенного порядка воздействия внешних факторов. Для скорейшего выявления потенциально ненадежных образцов и, следовательно, сокращения времени испытаний предусматривают такую последовательность ВВФ, при которой вначале действуют наиболее сильно влияющие на данный объект ВФ. Однако при этом теряется большая часть информации о влиянии других факторов, которая могла быть получена при их воздействии. Поэтому чаще на практике рекомендуется начинать испытания с воздействия на ЭС наименее жестких внешних факторов. Но при этом значительно увеличивается время проведения испытаний. Как видно, последовательность проведения испытаний ЭС играет важную роль. Поэтому для каждого вида ЭС устанавливается своя последовательность, которая указывается в ТУ или программе испытаний. Характерной особенностью последовательного способа проведения испытаний является наличие эффекта накопления деградационных изменений в физической структуре объекта испытаний по мере перехода от одного внешнего ВФ к другому, в результате чего каждое воздействие предыдущего фактора оказывает влияние на результат испытаний при воздействии последующего, что, в свою очередь, усложняет интерпретацию результатов испытаний. 2 Способы испытаний • При параллельном способе проведения испытаний образец подвергается одновременному воздействию различных ВФ одновременно (параллельно) на нескольких выборках. Такой способ позволяет получить больший объем информации за более короткий промежуток времени, чем последовательный способ. Однако параллельный способ требует значительно большего числа испытываемых изделий, чем последовательный. • Последовательно-параллельный способ является компромиссным между последовательным и параллельным. Он позволяет в каждом конкретном случае более эффективно использовать преимущества того или иного способа. При последовательно-параллельном способе все изделия, отобранные для испытаний, разбиваются на несколько групп, которые испытываются параллельно. В каждой из групп испытания проводят последовательно. В данном случае все испытания должны быть разбиты на группы, число которых равно числу испытуемых групп. По своему составу группы испытаний должны формироваться так, чтобы, с одной стороны, продолжительность испытаний во всех группах была примерно одинаковой, а с другой, чтобы условия проведения объединенных в группу видов испытаний были близки к реальным. 3 Пример группировки испытаний при последовательно-параллельном способе Группа Вид испытаний 1 1. Виброустойчивость 2. Вибропрочность при длительном воздействии 3. Ударная прочность 4. Ударная устойчивость 5. Устойчивость к воздействию центробежного ускорения 6. Воздействие одиночных ударов с большим ускорением 7. Циклическое воздействие температуры 8. Высотность 9. Воздействие солнечной радиации 10. Воздействие пыли (пылеустойчивость и пылезащищенность) 2 1. Теплоустойчивость при длительном воздействии 2. Воздействие морского тумана 3 1. Влагоустойчивость при длительном воздействии 2. Холодоустойчивость 3. Воздействие инея и росы 4 1. Грибоустойчивость 4 Ограничения способов группировки испытаний • • • • • Каждый из рассмотренных способов проведения испытаний предусматривает раздельное воздействие на объект ВФ, что является существенным отличием от реальных условий эксплуатации. При комбинированном способе проведения испытаний на объект испытания одновременно воздействуют несколько внешних факторов (в основном, два). Выбор сочетаний совместных воздействий различных факторов на испытываемое ЭС может производиться в соответствии с таблицей 1. Основной причиной ограничения применения комбинированного способа проведения испытаний является отсутствие необходимого оборудования, а также сложность и дороговизна их проведения. В заключение следует отметить, что многообразие разрабатываемой и выпускаемой аппаратуры не позволяет дать однозначной рекомендации по выбору способа и порядка проведения испытаний. Но можно с полной уверенностью сказать, что выбор того или иного алгоритма проведения испытаний должен проводиться исходя из условий его последующей эксплуатации, чтобы в процессе испытаний механизм отказов усиливался и все потенциально ненадежные образцы были обязательно выявлены. 5 Планирование испытаний • • • Планирование испытаний имеет целью оптимизировать эксперимент по оценке (контролю) свойств ЭС. Такая оптимизация проводится по двум основным критериям, это - достоверность (точность) оценки свойств или экономическая эффективность испытаний. В результате планирования испытаний необходимо ответить на следующие вопросы: - целесообразно ли проводить испытания; - какие должны быть характеристики плана испытаний. Пусть введение испытаний позволяет уменьшить число отказов у потребителя за определенный период на Dn, при этом у изготовителя число забракованных изделий возросло на DN. При стоимости отказа С0 (затраты на обнаружение отказа, ремонт, потери в результате простоя на ремонте, расходы на ликвидацию последствий отказа), стоимости изготовления одного отказавшего изделия Сизг и стоимости испытаний Сисп экономически оправдано введение испытаний при • DnC0/(DNCизг+Сисп)>1, • • где DN – рост числа забракованных изделий. Необходимые для оценки по формуле (1) первоначальные данные могут быть получены по результатам анализа экономических параметров предшествующих образцов или конструктивно-технологических аналогов. Определив целесообразность проведения испытаний, приступают к их непосредственному планированию, в ходе которого разрабатывается программа испытаний и определяются характеристики плана испытаний. 6 • (1) Программа испытаний • • • • • • Программа испытаний – обязательный для выполнения организационно-методический документ, определяющий объект, цель, место проведения, материально-техническое обеспечение, объем и методики испытаний, а также обработку результатов испытаний. Объекты испытаний при проведении НИР: макетные образцы, модели. Объекты испытаний при проведении ОКР, предсерийном (установочная партия) и серийном производстве: опытные образцы, образцы, изготовленные при освоении изделия в производстве, серийные образцы. Цели испытаний – определяются видом испытаний и этапом жизненного цикла изделия. План проведения испытаний. Условия испытаний. 7 Методики испытаний • • • • • • • Методикой испытаний называют технологический процесс проведения испытаний, оформленный в самостоятельный документ или изложенный в программе испытаний или в НТД. Основное требование к методике испытаний – обеспечить максимальную эффективность процесса испытаний и минимально возможную погрешность полученных испытаний. Методика испытаний является организационно-методическим документом, обязательным к выполнению. Осуществление испытаний по единым методикам, устанавливающим правила определения одной или нескольких взаимосвязанных характеристик свойств изделий, является одним из элементов обеспечения единства испытаний и повышения качества. Методики испытаний могут быть: - типовыми; - рабочими. Типовая методика предназначается для групп однородных изделий и содержит общие для них требования к проведению испытаний. Рабочая методика предназначена для испытания определенного вида изделий или отдельных изделий на стадии разработки. Она разрабатывается с учетом свойств конкретных 8 типов испытательного оборудования и средств измерений. Методики испытаний • Методика включает в себя правила применения определенных принципов и средств испытаний, а также условия их осуществления. В содержание методик входит рассмотрение следующих основных положений. • 1.Цель(и) испытаний в методике – проверка на соответствие пунктам ТЗ • После формулировки цели испытаний на воздействие одного из ВФ могут приводиться данные по назначению изделия, области его применения, характеристик свойств или значений параметров, подлежащих контролю в процессе испытаний с указанием допустимых значений точности. При этом возможна ссылка на НТД на испытуемое изделие. 9 Методики испытаний • - - - 2. Средства испытаний: Приводятся требования к средствам испытаний, включающие испытательное оборудование, средства измерений и другие технические средства, необходимые для проведения испытаний. Применяемые средства испытаний должны обеспечивать их проведения в соответствии с требованиями ТУ и программы испытаний (ПИ). Испытательное оборудование должно давать: - возможность установления заданных испытательных режимов, - возможность их ручного и автоматического регулирования, - задание и поддержание характеристик условий проведения испытаний, - задание и поддержание значений параметров в допустимых пределах с соблюдением норм точности их воспроизведения. Необходимо, чтобы оборудование позволяло вести автоматическую запись и программное управление режимами испытаний, а также вести учет времени наработки. 10 Методики испытаний • - - - 2. Средства испытаний (продолжение): Оборудование должно иметь соединители, обеспечивающие подачу питающих напряжений и испытательных сигналов на испытуемые изделия (при испытании ЭС под нагрузкой), а также измерение значений их параметров. Уровни электрических и магнитных помех, а также уровень акустических шумов, создаваемых оборудованием, должны быть минимальными и не превышать санитарно-технические нормы. В оборудовании необходимо предусмотреть световую или звуковую сигнализацию о его неисправности и предельную аварийную сигнализацию его отключения. Применяемые средства должны быть выполнены в полном соответствии с требованиями единой системы конструкторской документации и своевременно аттестованы. Аттестация испытательного оборудования и оснастки предусматривает определение нормативных точностных характеристик испытательного оборудования, их соответствие НТД и установление пригодности этого оборудования к работе. Если в процессе испытаний предполагается расходование каких-либо- материалов, то должны быть указаны нормы их расхода. 11 Методики испытаний • • • • • • • • 3. Процесс проведения испытаний. Процесс проведения испытаний должен предусматривать: - порядок отбора, подготовки и хранения изделий для испытаний, - совокупность технических характеристик режимов испытаний, допустимых пределов их значений и норм точности их воспроизведения; - допустимые пределы значений характеристик свойств испытуемых изделий; - последовательность операций и их описание; - критерии прекращения испытаний. Если управление процессом испытаний осуществляется с помощью ЭВМ, то должен быть разработан соответствующий алгоритм. 12 Алгоритм операций методики испытаний • • • • • • • • Первая операция - предварительная выдержка, предназначенная для достижения изделием определенного стационарного состояния за счет нахождения его в нормальных климатических условиях. При этом устраняется или частично нейтрализуется воздействие предыдущих условий на изделие. Выдержка проводится в течение времени, предусмотренного в ТУ или ПИ. Вторая операция - предварительные измерения значений параметров изделия для установления его работоспособности. Третья операция – установка изделия для испытаний. Четвертая операция – контрольное измерение значений параметров изделий перед началом испытаний Пятая операция– выдержка изделия под ВВФ в течение заданного времени, время выдержки отсчитывается с момента наступления установившегося режима. Шестая операция – измерение значений параметров испытуемых изделий в процессе испытаний (в зависимости от требований ТУ или ПИ эта операция в некоторых случаях может не выполняться). Седьмая операция – восстановление, т.е. выдержка изделия при отсутствии воздействия внешних факторов для стабилизации свойств изделия перед заключительными измерениями. Восьмая операция – заключительные измерения в целях установления влияния на изделие внешних воздействующих. 13 Методики испытаний • 4. Заключение. В заключении приводится правило принятия выводов и заключений по результатам испытаний, даются рекомендации по разработке алгоритмов обработки полученных данных. В зависимости от требований могут разрабатываться алгоритмы нахождения значений оцениваемых характеристик испытуемых изделий, алгоритмы преобразований данных значений параметров изделий к виду, предусмотренному правилами принятия решений об испытуемом изделии, а также алгоритмы оценки точности и (или) достоверности результатов испытаний. 14 Выбор контролируемых параметров и режимов работы на испытаниях • • • • • Выбор наиболее информативных параметров (согласно требований ТЗ или ТУ) Допускается как отбор вектора технических параметров Х={x1,x2…xn}, так и вектора тактико-технических параметров (показателей качества изделия) F={f1(Xi), f2(Xj),…} Возможно косвенное измерение ряда параметров с пересчетом по формуле в контролируемый параметр по ТЗ или ТУ. Для изделий, эксплуатирующихся при отличных условиях от наземных, допускаются имитационные режимы работы (имитирующие условия реальной эксплуатации) Испытания проводят для выборочных сочетаний параметров режимов, как правило - для наиболее вероятного (часто встречающегося) сочетания параметров при эксплуатации - для наиболее «тяжелого» (по вычислительным затратам, тепловыделению, электро-магнитной совместимости и пр.) сочетания параметров при эксплуатации 15 Обработка результатов испытаний • Автоматизация обработки результатов испытаний. • Программа слежения/сбора и сравнения накопленных результатов изменения параметра с предельно допустимым порогом (превышение число сбоев, наличие перемежающихся отказов или любых других отказов, регистрация выхода параметра за предельно допустимые нормы) • Программа статистической обработки результатов. • Программа отбора зачетной информации и обработка данной информации по разработанным/типовым алгоритмам. 16