一种opgw光缆双应力加速寿命综合评估方法
【专利摘要】本发明一种OPGW光缆双应力加速寿命综合评估方法：步骤一：基于温度应力的加速寿命评估；步骤二：确定基于温度应力的加速寿命试验一个循环试验时间为48小时，根据OPGW光缆全年的实际使用情况，分配一个循环中不同温度应力水平下的试验时间；步骤三：确定折算系数K温值，结合试验时间，得到OPGW光缆的全寿命T温；步骤四：基于振动应力的加速寿命评估；步骤五：确定基于振动应力的加速寿命试验一个循环试验时间为48小时，应力水平为Wde；步骤六：确定折算系数K振值，结合试验时间，得到OPGW光缆的全寿命T振；步骤七：根据步骤三得到的温度应下的OPGW光缆的全寿命T温和步骤六得到的振动应力下的OPGW光缆的全寿命T振，OPGW光缆的全寿命值为T＝min{T温，T振}。
【专利说明】
一种OPGW光缆双应力加速寿命综合评估方法
技术领域
[0001] 本发明提供一种0PGW光缆（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire， 光纤复合架空地线)双应力加速寿命综合评估方法，属于光纤设备及其寿命评估技术领域。
【背景技术】
[0002] 本发明的0PGW光缆的寿命泛指试件的工作寿命，也可称为可靠寿命。
[0003] 随着现代技术发展，各类产品可靠性逐步提高。对此类高可靠长寿命产品而言，常 米用加速寿命试验进彳丁广品的可靠性寿命评估。加速寿命试验米用加速应力进彳丁寿命试 验，缩短了试验时间，提高效率，降低成本，在航空、航天、机械、电子等领域开展了相应的一 系列研究和应用。由于元器件和材料级产品的机构简单，失效机理明确，进行加速寿命试验 具有很好的效果。目前确定加速模型的方法主要有两种，一种是从失效机理出发，通过对材 料微观分析研究得到不同应力下的加速模型，一种是利用经典加速模型直接应用于所研究 的产品，如阿伦尼斯、艾林等模型。
[0004] 对加速寿命试验而言，其动因在于提高时间效率和经济效益，付出最低试验代价 达到寿命评估的目的。但对于具有高可靠、长寿命、小子样特点的产品，传统的加速寿命试 验技术存在难点：一是长寿命产品在可行的时间内失效样本过少，或者单个试验样本成本 过高，无法提供足够的样本，因而无法求取常规加速模型的关键参数;二是部分产品失效机 理过于复杂，无法找到合适的加速模型。
[0005] 0PGW光缆属于高可靠，长寿命类产品，失效机理复杂。在较短的试验时间内，难以 得到足够多的失效数据，且上述典型的加速寿命模型不适用于此类产品的失效机理，难以 达到针对该产品的可靠寿命估算的目的。对于0PGW光缆而言，可行性的加速试验模型和方 案的研究对该产品的寿命估计有重要的意义。为了能够在加速试验的基础上，准确估算 0PGW光缆的可靠寿命，必须考虑小子样和试验可行性问题，因此针对0PGW光缆的加速寿命 评估方法亟待研究。
【发明内容】
[0006] (1)目的：
[0007] 本发明的目的是提供一种0PGW光缆双应力加速寿命综合评估方法，可对0PGW光缆 寿命评估的可实施性和准确性提供可靠帮助。在此基础上为解决基于传统加速模型的评估 方法套用在0PGW光缆上并不合适问题，提供了一种技术问题解决的手段和途径。
[0008] (2)技术方案：
[0009] 1、本发明一种0PGW光缆双应力加速寿命综合评估方法，该方法包括基于温度应力 加速寿命评估和基于振动应力加速寿命评估，该方法的实施对象是0PGW光缆；
[0010] 本发明所述的0PGW光缆，为层绞式，由铝包钢丝、光纤、不锈钢管、错涂层和防水凝 胶构成，其结构见图1。
[0011] 0PGW电缆在其完整的使用期内主要受到的环境应力影响包括温度应力和振动应 力，其失效机理具有一定的复杂性，为避免传统的加速寿命试验需要样本量较多，且在一定 的定时截尾试验过程中难以出现失效的现象，本发明主要针对温度应力和振动应力对OPGW 光缆的影响，采用一种OPGW光缆双应力加速寿命综合评估方法对其进行寿命的评估，其评 估流程如图2所示。按照评估流程图2进行OPGW光缆双应力加速寿命的综合评估。
[0012] 步骤一:基于温度应力的加速寿命评估方法，结合工程经验，选定加速因子α温;根 据0PGW的典型工作环境温度Ttr和选取的加速因子，设计温度应力的加速试验应力水平Tde;
[0013] 步骤二：确定基于温度应力的加速寿命试验一个循环试验时间为48小时，根据 0PGW光缆全年的实际使用情况，分配一个循环中不同温度应力水平下的试验时间；
[0014] 步骤三:根据工程经验法，确定折算系数K温值，结合试验时间，得到0PGW光缆的全 寿命T温；
[0015] 步骤四：基于振动应力的加速寿命评估方法，结合工程经验，选定加速因子α振;根 据0PGW光缆典型工作环境的强风振动Wtr和选取的加速因子，设计振动应力的加速试验应力 水平Wde;
[0016] 步骤五:确定基于振动应力的加速寿命试验一个循环试验时间为48小时，应力水 平为Wde;
[0017] 步骤六:根据工程经验法，确定折算系数K振值，结合试验时间，得到OPGW光缆的全 寿命T振；
[0018] 步骤七:据步骤三得到的温度应下的0PGW光缆的全寿命T温和步骤六得到的振动应 力下的0PGW光缆的全寿命T振，0PGW光缆的全寿命值为T=min{T温，T振};
[0019] 其中：在步骤一中所述的加速因子α温，结合工程经验，选定加速因子α温值为1.5;考 虑0PGW的典型工作环境温度Ttr分别为：-20°C，15°C，和35°C。根据步骤一所述的加速因子 α温，加速试验的应力水平设计Tde满足Tde = Ttr · α温，分别为:-30°C，22.5°C，和52.5°C。
[0020] 其中：在步骤二所述的OPGW光缆基于温度应力的加速寿命试验的一个循环试验时 间为48小时，依据一年的四季变化，在一个循环48小时试验中，温度为-30°C的应力阶，试验 时间为12小时;温度为22.5 °C的应力阶，试验时间为24小时;温度为52.5 °C的应力阶，试验 时间为12小时;一个循环48小时试验折算对应0PGW光缆一年可靠寿命。
[0021] 其中：在步骤三所述的折算系数K温，根据工程经验法，取值为1.5。其中，0PGW光缆 的全寿命T?按计算
其中，采用定时截尾试验方法，定时截 尾试验时间为Ti*，在温度应力的加速寿命试验结束时，η个试验样本中有i个样本在试验过 程中出现影响寿命的故障，其时间分别为丄山...上(小时），则试验结束后，还剩余n-i个 广品完好。
[0022] 其中：在步骤四中所述的加速因子α振，结合工程经验，选定加速因子α振值为4;考虑 0PGW的典型强风振动Wtr，按GJB150.16Α中的公式，其中To指0PGW光缆的实际工 作时间，Ti指振动试验的试验时间。
[0023]其中：在步骤六所述的折算系数K振，根据工程经验法，取值为1.5。其中，0PGW光缆 的全寿命T振按计算
其中，采用定时截尾试验方法，定时 截尾试验时间为Τ樹I，在温度应力的加速寿命试验结束时，η个试验样本中有k个样本在试验 过程中出现影响寿命的故障，其时间分别为:七山....tk(小时），则试验结束后，还剩余n-k 个广品完好。
[0024] 2、优点及功效:本发明一种0PGW光缆双应力加速寿命综合评估方法，其优点为：
[0025]本方法针对0PGW光缆的工作环境中所承受的主要应力损伤类型，以温度应力和振 动应力为加速应力。通过提高应力水平，在不改变失效机理的前提下，加快失效进程。基于 累计损伤的失效理论，加快寿命进程，用于对0PGW光缆的寿命评估。本方法基于定时截尾试 验，在不同应力水平下，无需失效发生，且试验实施过程简洁，试验模型受用，避免了传统加 速试验的样本量大，耗时长，模型复杂等问题，对于失效机理复杂的0PGW光缆有较好的适应 性。
【附图说明】
[0026] 图1--0PGW光缆主要结构剖面图。
[0027]图2--0PGW光缆双应力加速寿命综合评估方法流程框图。
【具体实施方式】
[0028]本发明以0PGW光缆作为对象，其相关说明见附图及技术方案。0PGW光缆双应力加 速寿命综合评估流程框图，如图1所示。采用0PGW光缆双应力加速寿命综合评估方法对其可 靠寿命进行评估，基于累积损伤的思想，针对0PGW光缆的工作特性，通过在加速温度应和加 速振动应力的条件下，进行工作循环，在不改变失效机理的条件下，加快失效进程，进一步 外推正常应力下的寿命，并且对于组成及失效机理复杂的0PGW光缆有良好的适应性。
[0029]本方法针对0PGW光缆的工作环境中所承受的主要应力损伤类型，以温度应力和振 动应力为加速应力，采用双应力加速寿命综合评估方法对0PGW光缆进行寿命评估，采用基 于可靠性增长的加速贮存寿命评估方法对电子设备进行加速贮存寿命的评估，本发明一种 0PGW光缆双应力加速寿命综合评估方法，其步骤如下：
[0030] 步骤一:基于温度应力的加速寿命评估方法，结合工程经验，选定加速因子(?值为 1.5。考虑0PGW的典型工作环境温度T tr分别为:-20°C，15°C，和35°C。加速试验的应力水平设 计Tde满足Tde = Ttr · α温，则Tde分别为：_30°(：，22.5°(：，和52.5°(：〇
[0031] 步骤二:0PGW光缆基于温度应力的加速寿命试验的一个循环试验时间为48小时， 依据一年，四季变化，在一个循环48小时试验中，温度为-30°C的应力阶，试验时间为12小 时;温度为22.5 °C的应力阶，试验时间为24小时;温度为52.5 °C的应力阶，试验时间为12小 时;一个循环48小时试验折算对应0PGW光缆一年的可靠寿命。
[0032]步骤三:根据工程经验法，折算系数K温取值为1.5。采用定时截尾试验方法，定时截 尾试验时间为Ti*，在温度应力的加速寿命试验结束时，η个试验样本中有i个样本在试验过 程中出现影响寿命的故障，其时间分别为丄山...上(小时），则试验结束后，还剩余n-i个 产品完好。那么，OPGW光缆的寿命T温按计灣 其中，采用定
G>- 时截尾试验方法，定时截尾试验时间为TSJI，在温度应力的加速寿命试验结束时，η个试验样 本中有i个样本在试验过程中出现影响寿命的故障，其时间分别为:ti，t2.... ti(小时），则 试验结束后，还剩余n-i个产品完好。
[0033] 步骤四：基于振动应力的加速寿命评估方法，结合工程经验，选定加速因子α振为4。
考虑0PGW的典型强风振动Wtr，按GJB150.16Α中的公式 ，其中To指0PGW光缆的实 际工作时间，h指振动试验的试验时间。
[0034] 步骤五:基于振动应力的加速寿命试验一个循环试验时间为48小时，根据步骤四 得到振动应力的加速试验应力水平W&，进行一个循环的振动试验；
[0035] 步骤六:根据工程经验法，确定折算系数K振值，取值为1.5。其中，0PGW光缆的全寿 命T振按计算公式
其中，采用定时截尾试验方法，定时截尾试 验时间为T樹|，在温度应力的加速寿命试验结束时，η个试验样本中有k个样本在试验过程中 出现影响寿命的故障，其时间分别为:H .. .tk(小时），则试验结束后，还剩余n-k个产品 完好。
[0036]步骤七:据步骤三得到的温度应下的0PGW光缆的全寿命T温和步骤六得到的振动应 力下的0PGW光缆的全寿命T振，0PGW光缆的寿命值为T=min{T温，T振}。
【主权项】
1. 一种OPGW光缆双应力加速寿命综合评估方法，其特征在于：该方法包括基于溫度应 力加速寿命评估和基于振动应力加速寿命评估，具体实施步骤如下： 步骤一:基于溫度应力的加速寿命评估，结合工程经验，选定加速因子α溫;根据0PGW的 典型工作环境溫度Ttr和选取的加速因子，设计溫度应力的加速试验应力水平Tde; 步骤二：确定基于溫度应力的加速寿命试验一个循环试验时间为48小时，根据OPGW光 缆全年的实际使用情况，分配一个循环中不同溫度应力水平下的试验时间； 步骤Ξ:根据工程经验法，确定折算系数K溫值，结合试验时间，得到OPGW光缆的全寿命 T溫； 步骤四：基于振动应力的加速寿命评估，结合工程经验，选定加速因子巧?;根据OPGW光 缆典型工作环境的强风振动Wtr和选取的加速因子，设计振动应力的加速试验应力水平Wde; 步骤五:确定基于振动应力的加速寿命试验一个循环试验时间为48小时，应力水平为 Wde； 步骤六:根据工程经验法，确定折算系数K振值，结合试验时间，得到OPGW光缆的全寿命 了振； 步骤屯:根据步骤Ξ得到的溫度应下的OPGW光缆的全寿命T溫和步骤六得到的振动应力 下的OPGW光缆的全寿命T振，OPGW光缆的全寿命值为T=min{T溫，始}。2. 根据权利要求1所述的一种OPGW光缆双应力加速寿命综合评估方法，其特征在于:在 步骤一中所述的加速因子α溫，结合工程经验，选定加速因子α溫值为1.5;考虑OPGW的典型工 作环境溫度Ttr分别为:-20°C，15°C，和35°C ;根据加速因子α溫，加速试验的应力水平设计Tde 满足Tde = Ttr · α溫，分别为:-30°(：，22.5°(：，和52.5°(：。3. 根据权利要求1所述的一种OPGW光缆双应力加速寿命综合评估方法，其特征在于:步 骤二所述的OPGW光缆基于溫度应力的加速寿命试验的一个循环试验时间为48小时，依据一 年，四季变化，在一个循环48小时试验中，溫度为-30°C的应力阶，试验时间为12小时;溫度 为22.5°C的应力阶，试验时间为24小时;溫度为52.5°C的应力阶，试验时间为12小时；一个 循环48小时试验折算对应OPGW光缆一年可靠寿命。4. 根据权利要求1所述的一种OPGW光缆双应力加速寿命综合评估方法，其特征在于:步 骤Ξ所述的折算系数K溫，根据工程经验法，取值为1.5;其中，OPGW光缆的全寿命T溫按计算公 ^其中，采用定时截尾试验方法，定时截尾试验时间为Dai，在 溫度应力的加速寿命试验结束时，η个试验样本中有i个样本在试验过程中出现影响寿命的 故障，其时间分别为:ti，t2. . . .ti(小时），则试验结束后，还剩余n-i个产品完好。5. 根据权利要求1所述的一种OPGW光缆双应力加速寿命综合评估方法，其特征在于:步 骤四中所述的加速因子α振，结合工程经验，选定加速因子α振值为4;考虑OPGW的典型强风振 动Wtr，按GJB150.16A中的公式，其中To指OPGW光缆的实际工作寿命，Τι指振动 试验的试验时间。6. 根据权利要求1所述的一种OPGW光缆双应力加速寿命综合评估方法，其特征在于:步 骤六所述的折算系数κ振，根据工程经验法，取值为1.5;其中，OPGW光缆的全寿命Τ振按计算公 式庚中，采用定时截尾试验方法，定时截尾试验时间为Tijai， 在溫度应力的加速寿命试验结束时，η个试验样本中有k个样本在试验过程中出现影响寿命 的故障，其时间分别为:ti，t2. . . .tk(小时），则试验结束后，还剩余n-k个产品完好。
【文档编号】G06F17/50GK106096213SQ201610580173
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月21日 公开号201610580173.4, CN 106096213 A, CN 106096213A, CN 201610580173, CN-A-106096213, CN106096213 A, CN106096213A, CN201610580173, CN201610580173.4
【发明人】姚军, 侯继勇, 冯学斌
【申请人】北京航空航天大学, 中国电力科学研究院, 国网浙江省电力公司