一种电缆网加速贮存试验方法及其装置与流程

本发明涉及可靠性及寿命试验中的加速贮存试验方法技术领域，更具体地，涉及一种电缆网加速贮存试验方法及装置。

背景技术：

电缆网作为武器系统的重要组成部分，能够为各组件间的连接提供电气接口和信息传输通道；为危险指令提供安全隔离接口，保证地面测试时的安全性；为弹与载机、测试设备的连接提供电气接口。其可靠性和贮存水平直接影响着整个武器系统的性能。随着武器系统可靠性和实战化水平需求的不断提高，对电缆网提出了产品贮存寿命指标要求，需要开展加速贮存试验，以在设计研制阶段较早的摸清产品贮存性能指标变化规律，验证产品贮存寿命是否满足规定贮存寿命要求，同时激发产品贮存薄弱环节，最终在设计上采取改进措施。

加速寿命试验中常用的应力有温度应力、湿度应力、振动应力、电应力等，这些应力可以单独使用，也可以多种组合使用。根据试验应力的施加方式，加速寿命试验通常分为恒定应力加速寿命试验、步进应力加速寿命试验、序进应力加速寿命试验三种基本类型。恒定应力加速寿命试验是将试件分为若干组，每组试件都在某个恒定加速应力水平下进行试验，试验到规定时间或规定的失效数时结束，是最常使用的加速贮存试验方法；步进应力试验是把全部试件在某个加速应力水平下进行试验，在得到截尾时间或截尾数时，把试验应力步进增加到下一个更高的应力水平下继续试验，直至总截尾时间或总截尾数时结束试验；序进应力试验和步进应力试验基本相同，只是施加的加速应力是一个随着时间增加连续上升的函数。

恒定、步进应力方法便于工程中的实施，而序进应力方法需要专门的加载控制设备，应用起来比较困难。因此，恒定、步进应力方法成为加速贮存试验中广泛采用的试验方式。但是，随着产品寿命和可靠性的不断提高，即使采用加速的试验方法也需要很长时间，有时只能观测到少量甚至没有失效数据。尤其在恒定、步进应力的低应力量级阶段，试验时间很长，而产品依旧没有失效数据，这不但影响了评估结果，而且减缓了产品的延寿周期。

技术实现要素：

为了至少部分地克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种电缆网加速贮存试验方法及装置。

根据本发明的一个方面，提供一种电缆网加速贮存试验方法，包括：s1，基于所述电缆网的贮存极限温度应力和第一温度应力，对所述电缆网采用定时和定数相结合的截尾方式，进行加速贮存试验；其中，所述第一温度应力基于所述电缆网在实际贮存中的最高温度来确定。

其中，所述电缆网的贮存极限温度应力的获取具体为：s11，把所述电缆网置于初始温度应力下保温，冷却后对所述电缆网进行性能测试；s12，若所述电缆网性能正常，则提高所述初始温度应力，迭代执行s11，直至所述电缆网在不改变失效机理的情况下性能失效，并将使所述电缆网性能失效的初始温度应力作为贮存极限温度应力。

其中，还包括：s2，在预设温度应力条件下，对所述电缆网进行贮存寿命验证试验；其中，所述预设温度应力小于或者等于贮存极限温度应力。

其中，s2具体为：基于加速因子计算所述电缆网贮存寿命验证试验时间；基于所述试验时间，在预设温度应力条件下，对所述电缆网进行贮存寿命验证试验。

其中，在s2之后还包括：s3，在所述贮存寿命验证试验完成之后，对所述电缆网进行性能测试；s4，所述电缆网性能测试合格，则对所述电缆网进行地面鉴定试验。

其中，s4中所述地面鉴定试验具体为：对所述电缆网依次进行低温试验、高温试验、湿热试验、运输振动试验和低气压试验。

其中，所述加速因子的获取具体为：基于任意温度应力和温度应力，计算与所述任意温度应力相对应的加速因子；其中，基于第一温度应力、第二温度应力、第三温度应力、第四温度应力和温度应力，计算与所述第一温度应力、所述第二温度应力、所述第三温度应力和所述第四温度应力相对应的加速因子。

其中，所述第二温度应力、第三温度应力和第四温度应力的获取具体为：s21，基于所述电缆网的贮存极限温度应力和预设温度的差值，获取第四温度应力；s22，基于第一温度应力和所述第四温度应力，获取绝对温度；s23，基于所述第一温度应力和绝对温度，获取第二温度应力和第三温度应力。

其中，还包括：当所述电缆网在第四温度应力下进行试验时满足下列条件之一时，第四温度应力下的试验结束：所述电缆网失效数量达到第一预设数量；有效试验时间达到第一预设时间；其中，没有失效的电缆网转入下一温度应力下进行试验；当所述电缆网在第三温度应力下进行试验时满足下列条件之一时，第三温度应力下的试验结束：所述电缆网失效数量达到第二预设数量；有效试验时间达到第二预设时间；其中，没有失效的电缆网转入下一温度应力下进行试验；当所述电缆网在第二温度应力下进行试验时满足下列条件之一时，第二温度应力下的试验结束：所述电缆网失效数量达到第三预设数量；有效试验时间达到第三预设时间；其中，没有失效的电缆网转入下一温度应力量级下进行试验；当所述电缆网在第一温度应力下进行试验时满足下列条件之一时，第一温度应力下的试验结束：所述电缆网失效数量达到第四预设数量；有效试验时间达到第四预设时间。

根据本发明的另一个方面，提供一种电缆网加速贮存试验装置，包括：加速贮存试验模块，用于基于所述电缆网的贮存极限温度应力和第一温度应力，对所述电缆网采用定时和定数相结合的截尾方式，对所述电缆网进行加速贮存试验；其中，所述第一温度应力基于所述电缆网在实际贮存中的最高温度来确定。

综上，本发明采用温度应力为加速应力，采用步退应力试验方法对电缆网进行加速贮存试验，根据完成的试验情况，可以在较短的时间内评估电缆网贮存寿命。

附图说明

图1为根据本发明又一实施例的一种电缆网加速贮存试验方法中贮存极限温度应力摸底试验方法的流程图；

图2为根据本发明又一实施例的一种电缆网加速贮存试验方法中加速贮存试验的剖面图；

图3为根据本发明又一实施例的一种电缆网加速贮存试验方法中贮存寿命验证试验的剖面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的一个实施例中，一种电缆网加速贮存试验方法，包括：

s1，基于所述电缆网的贮存极限温度应力和第一温度应力，对所述电缆网采用定时和定数相结合的截尾方式，进行加速贮存试验；

其中，所述第一温度应力基于所述电缆网在实际贮存中的最高温度来确定。

其中，电缆网在长期贮存时主要受到环境温度、湿度、通电工作等因素的影响，但库房贮存环境较好，且电缆网在武器系统内安装，所受湿度应力较小，通电应力时间也较短，与长期贮存相比基本可以忽略，且在长期贮存期间，机械因素较少，因此温度为贮存敏感应力；电缆网主要由传输线、电连接器、热缩套管、包覆材料等组成。在贮存过程中，其性能随之时间的推移而呈现逐渐下降的趋势，主要有个别线路出现断路；绝缘电阻不符合技术条件要求两种失效模式，并由此引发整个系统的失效，给系统的使用和维护带来不可预计的损失。电连接器与导线焊点的失效主要由导线的变形、异常断裂、性能下降、失效；元器件、原材料本身产品缺陷、生产工艺缺陷这几种原因所致。

具体地，基于电缆网的贮存极限温度应力和第一温度应力，对电缆网采用定时和定数相结合的截尾方式，进行加速贮存试验；其中，所述第一温度应力基于电缆网在实际贮存中的最高温度来确定。

本实施例提供了一种电缆网加速贮存试验方法，采用温度应力为加速应力，采用步退应力试验方法对电缆网进行加速贮存试验，根据完成的试验情况，可以在较短的时间内评估电缆网贮存寿命。

在本发明的另一个实施例中，在上述实施例的基础上，所述电缆网的贮存极限温度应力的获取具体为：

s11，把所述电缆网置于初始温度应力下保温，冷却后对所述电缆网进行性能测试；

s12，若所述电缆网性能正常，则提高所述初始温度应力，迭代执行s11，直至所述电缆网在不改变失效机理的情况下性能失效，并将使所述电缆网性能失效的初始温度应力作为贮存极限温度应力。

其中，电缆网加速贮存试验其核心是在不改变电缆网失效机理的前提下，通过提高试验应力的方式，利用电缆网失效情况或性能退化规律快速评估产品寿命。因此，合理的试验应力量级对于试验质量和试验效率至关重要，需要通过贮存极限应力摸底试验的方式来获取加速贮存试验贮存极限应力。

具体地，贮存极限温度应力摸底试验从初始温度应力开始进行，保温一定时间，并且自然冷却后对电缆网进行性能检查，包括通路检查和绝缘电阻检查，电缆网性能测试正常则提高初始温度应力，重复上述步骤，至电缆网性能失效，使电缆网性能失效的初始温度应力作为贮存极限温度应力，为了避免电缆网之间的差异性，优选地，选取1～2台电缆网进行试验。

在本发明再一个实施例中，在上述实施例的基础上，还包括：

s2，在预设温度应力条件下，对所述电缆网进行贮存寿命验证试验；其中，所述预设温度应力小于或者等于贮存极限温度应力。

具体地，在获得电缆网的加速因子之后，选用2～4台产品进行贮存寿命验证试验，加速方法为高温加速，温度应力不超过其加速贮存极限温度。

在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，s2具体为：

基于加速因子计算所述电缆网贮存寿命验证试验时间；

基于所述试验时间，在预设温度应力条件下，对所述电缆网进行贮存寿命验证试验。

具体地，温度应力不得超过其加速贮存极限温度，取为ti；

那么，试验时间为小时；

基于试验时间，在预设温度应力为ti条件下，对电缆网进行贮存寿命验证试验。

在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，在s2之后还包括：

s3，在所述贮存寿命验证试验完成之后，对所述电缆网进行性能测试；

s4，所述电缆网性能测试合格，则对所述电缆网进行地面鉴定试验。

其中电缆网性能测试包含通路检查、绝缘电阻检查。测试电缆网各接插件之间的导通、绝缘特性，判断产品状态。

具体地，在贮存寿命验证试验完成之后，对电缆网进行性能测试；电缆网性能测试合格，则对电缆网进行地面鉴定试验。

在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，s4中所述地面鉴定试验具体为：

对所述电缆网依次进行低温试验、高温试验、湿热试验、运输振动试验和低气压试验。

具体地，地面鉴定试验项目包括低温试验、高温试验、湿热试验、运输振动试验和低气压试验，以验证其贮存后的可用性。若电缆网通过贮存后地面鉴定试验，则可以得出电缆网满足相应贮存期的结论；若电缆网未通过贮存后地面鉴定试验，则根据试验结果激发的失效模式与机理，采取相应的延寿措施。

在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，所述加速因子的获取具体为：

基于任意温度应力和温度应力，计算与所述任意温度应力相对应的加速因子；其中，

基于第一温度应力、第二温度应力、第三温度应力、第四温度应力和温度应力，计算与所述第一温度应力、所述第二温度应力、所述第三温度应力和所述第四温度应力相对应的加速因子。

其中，加速试验应力为温度应力，加速方程满足arrhenius方程。电缆网的寿命分布满足对数正态分布模型，利用试验过程中电缆网失效情况对电缆网贮存寿命进行评估。

评估过程的数据处理方法使用《可靠性设计分析》(国防工业出版社，2011年4月)中8.3.3节，对数正态场合下步加试验数据的统计分析(p225-226)进行折算处理，并利用加速寿命数据分析软件reliasoftalta进行数据评估计算，最终获取该电缆网的加速因子。

具体地，电缆网的加速因子求取公式如下：

式中，ai为温度应力量级ti相对于温度应力量级t0的加速因子；

式中，ea为激活能，k为玻尔兹曼常数，数值大小为8.617×10^-5ev。

在本发明的再一个实施例中，在上述实施例的基础上，所述第二温度应力、第三温度应力和第四温度应力的获取具体为：

s21，基于所述电缆网的贮存极限温度应力和预设温度的差值，获取第四温度应力；

s22，基于第一温度应力和所述第四温度应力，获取绝对温度；

s23，基于所述第一温度应力和绝对温度，获取第二温度应力和第三温度应力。

具体地，电缆网加速贮存试验选用4个应力等级进行，分别为第一应力量级t1，第二应力量级t2，第三应力量级t3，第四应力量级t4，且t1＜t2＜t3＜t4。

其中，t4＝tmax-10℃，t2和t3由下式确定：

式中：δ为绝对温度。

在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，还包括：

当所述电缆网在第四温度应力下进行试验时满足下列条件之一时，第四温度应力下的试验结束：所述电缆网失效数量达到第一预设数量；有效试验时间达到第一预设时间；其中，没有失效的电缆网转入下一温度应力下进行试验；

当所述电缆网在第三温度应力下进行试验时满足下列条件之一时，第三温度应力下的试验结束：所述电缆网失效数量达到第二预设数量；有效试验时间达到第二预设时间；其中，没有失效的电缆网转入下一温度应力下进行试验；

当所述电缆网在第二温度应力下进行试验时满足下列条件之一时，第二温度应力下的试验结束：所述电缆网失效数量达到第三预设数量；有效试验时间达到第三预设时间；其中，没有失效的电缆网转入下一温度应力量级下进行试验；

当所述电缆网在第一温度应力下进行试验时满足下列条件之一时，第一温度应力下的试验结束：所述电缆网失效数量达到第四预设数量；有效试验时间达到第四预设时间。

具体地，电缆网试验应力等级共有4个，分别为t1，t2，t3，t4。为了保证每个应力等级能够获取规定的失效数据，优选地，选用12～16套电缆网进行加速贮存试验。试验采用步退应力方式进行，所有受试产品从t4量级开始试验，按规定的时间间隔δt对受试产品进行性能测试，包含通路检查、绝缘电阻检查。测试电缆网各接插件之间的导通、绝缘特性，判断产品状态。试验采用定时和定数截尾相结合的方式进行。当在最高温度应力等级t4量级下进行试验时满足下列条件之一时，t4温度等级下的试验结束：1)产品失效数量达到2套；2)有效试验时间达到t1；剩余所有受试电缆网转入下一量级t3下进行试验时，当满足下列条件之一时，t3温度等级下的试验结束：1)电缆网失效数量达到2套；2)有效试验时间达到t2；剩余所有受试电缆网转入下一量级t2下进行试验时，同样当满足下列条件之一时，t2温度等级下的试验结束：1)电缆网失效数量达到2套；2)有效试验时间达到t3；剩余所有受试电缆网转入最后量级t1下进行试验时，当满足下列条件之一时，t1温度等级下的试验结束：1)电缆网失效数量达到2套；2)有效试验时间达到t4。至此，试验全部结束。以下对本发明实施例进行举例说明，但不限制本发明的保护范围。

1、加速贮存极限温度应力摸底试验

试验过程中选用1台电缆网进行极限温度应力摸底试验，按照图1所示的步骤，最终确定加速贮存试验贮存极限应力为95℃。

综合分析后选取最高温度应力等级t4取为90℃。

2、加速贮存试验

利用公式计算t2和t3。最终确认4个应力等级为t4(90℃)、t3(78℃)、t2(67℃)、t1(55℃)。规定各应力量级的测试间隔δt及各应力量级定时截尾时间t1、t2、t3、t4。按照图2所示步骤，开展步退应力加速贮存试验。

首先将全部试验样本12台电缆网按要求放入试验箱，升温至最高温度应力等级t4(90℃)进行试验，升降温速率为1℃/min。按规定的测试间隔对电缆网进行检测，测试间隔取100h，记录失效数据，去除失效电缆网。当满足下列条件之一时，本温度等级下的试验结束：1)电缆网失效数量达到2套；2)有效试验时间达到2000h。

t4(90℃)温度应力结束后，进入t3(78℃)温度应力等级。按规定的测试间隔对电缆网进行检测，测试间隔取100h，记录失效数据，去除失效电缆网。当满足下列条件之一时，本温度等级下的试验结束：1)电缆网失效数量达到2套；2)有效试验时间达到1500h。

t3(78℃)温度应力结束后，进入t2(67℃)温度应力等级，降温速率为1℃/min。按规定的测试间隔对电缆网进行检测，测试间隔取200h，记录失效数据，去除失效电缆网。当满足下列条件之一时，本温度等级下的试验结束：1)电缆网失效数量达到2套；2)有效试验时间达到1200h。

t2(67℃)温度应力结束后，进入温度应力等级t1(55℃)阶段，降温速率为1℃/min。按规定的测试间隔对电缆网进行检测，测试间隔取200h，记录失效数据，去除失效电缆网。当满足下列条件之一时，本温度等级下的试验结束：1)电缆网失效数量达到2套；2)有效试验时间达到1200h。

试验获得的结果如下：

电缆网分两批共有12套电缆网参加了试验。采用步降应力的方式进行试验。进行并完成了贮存温度为90℃的加速贮存试验，有效试验时间为2000h；进行并完成了贮存温度为78℃的加速贮存试验，有效试验时间为1500h；进行并完成了贮存温度为67℃的加速贮存试验，有效试验时间为1200h；进行并完成了贮存温度为55℃的加速贮存试验，有效试验时间为2300h。

根据测试结果统计，共有10套电缆网发生了故障。其中，6套电缆网存在导通异常现象；3套电缆网存在绝缘异常现象；1套电缆网存在导通异常和绝缘异常现象。

3、贮存寿命验证试验

按照图3所示的步骤，选用2套电缆网根据所评估得到的加速因子，在80℃应力条件下对产品进行加速贮存试验，等效17年后对1套电缆网进行性能测试，测试结果正常。对其进行低温试验、高温试验、湿度试验、运输振动试验和低气压试验，以验证其贮存寿命。该产品通过地面鉴定试验。而后对另外1套电缆网产品在60℃应力条件下对产品继续进行加速贮存试验，等效19年后对其进行性能测试，性能正常后进行低温试验、高温试验、湿度试验、运输振动试验和低气压试验，该电缆网也通过了地面鉴定试验，验证了电缆网的贮存寿命。

在本发明的一个实施例中，一种电缆网加速贮存试验装置，包括：加速贮存试验模块，其中，

加速贮存试验模块用于基于所述电缆网的贮存极限温度应力和第一温度应力，对所述电缆网采用定时和定数相结合的截尾方式，对所述电缆网进行加速贮存试验；

其中，所述第一温度应力基于所述电缆网在实际贮存中的最高温度来确定。

其中，电缆网在长期贮存时主要受到环境温度、湿度、通电工作等因素的影响，但库房贮存环境较好，且电缆网在武器系统内安装，所受湿度应力较小，通电应力时间也较短，与长期贮存相比基本可以忽略，且在长期贮存期间，机械因素较少，因此温度为贮存敏感应力；电缆网主要由传输线、电连接器、热缩套管、包覆材料等组成。在贮存过程中，其性能随之时间的推移而呈现逐渐下降的趋势，主要有个别线路出现断路；绝缘电阻不符合技术条件要求两种失效模式，并由此引发整个系统的失效，给系统的使用和维护带来不可预计的损失。电连接器与导线焊点的失效主要由导线的变形、异常断裂、性能下降、失效；元器件、原材料本身产品缺陷、生产工艺缺陷这几种原因所致。

具体地，加速贮存试验模块基于电缆网的贮存极限温度应力和第一温度应力，对电缆网采用定时和定数相结合的截尾方式，进行加速贮存试验；其中，所述第一温度应力基于电缆网在实际贮存中的最高温度来确定。

本实施例提供了一种电缆网加速贮存试验装置，加速贮存试验模块采用温度应力为加速应力，采用步退应力试验方法对电缆网进行加速贮存试验，根据完成的试验情况，可以在较短的时间内评估电缆网贮存寿命。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。