ICS 23.100.01 CCS J20
G
中华人民共和国国家标准化指导性技术文件
GB/Z42085—2022/ISO/TR16194:2017
气动 基于加速寿命试验的元件可靠性评估 通用指南和程序 Pneumatic fluid power-Assessment of component reliability by
accelerated life testing-Generalguidelines and procedures
(ISO/TR16194:2017,IDT)
2022-12-30实施
2022-12-30发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/Z42085—2022/ISO/TR16194:2017
目 次
前言引言 1 范围 2 规范性引用文件 3术语和定义符号和计量单位
4
可靠性和加速寿命试验概述失效机理与模式加速寿命试验策略加速寿命试验设计
5
6
1
8 9 试验终止
10 统计分析 11 由试验数据评估可靠性特征· 12 测试报告附录A（资料性） 时间相关应力模型的应力水平：附录B（资料性） 寿命-应力模型附录C（资料性） 折中后威布尔斜率的验证附录D（资料性） 截尾数据的计算程序附录E（资料性） 在工业应用中使用加速寿命试验的示例附录F（资料性) 帕尔姆格伦-迈纳法则附录G（资料性） 气缸加速寿命试验的结果参考文献
10
13
C
23 25
27 29 42 GB/Z42085—2022/ISO/TR16194:2017
前 言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件等同采用ISO/TR16194：2017《气动基于加速寿命试验的元件可靠性评估 通用指南和程序》，文件类型由ISO的技术报告调整为我国的国家标准化指导性技术文件。
本文件做了下列最小限度的编辑性改动：
纠正了ISO/TR16194：2017中的少量编辑性错误，将公式（B.4）中玻耳兹曼常数K值由 “8.623X10-5eVK-1"改为"8.6171X10-5eVK-1”；纠正了ISO/TR16194：2017中的少量编辑性错误，将8.2中"S:=1/2(S2一S,）”改为"S：= S2/S,"; 纠正了ISO/TR16194：2017中的少量编辑性错误，将附录C中““"列为绝对压力”改为 ““工"列为绝对压力”。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国液压气动标准化技术委员会（SAC/TC3)归口。 本文件起草单位：国家气动产品质量检验检测中心、天津大学、江苏大学、宁波利达气动成套有限公
司、宁波市奉化区气动工业协会、浙江松乔气动液压有限公司、宁波英特灵气动科技有限公司、阿尔贝斯 (长兴)科技有限公司、温州金业气动科技有限公司、北京航空航天大学、中国矿业大学、宁波大学、浙江省标准化研究院、北京机械工业自动化研究所有限公司。
本文件主要起草人：刘丽娇、任志胜、赵苓、钱鹏飞、毛旭波、尹宏柏、楼仲宇、林开峰、胡文静、林南翔、 石岩、孟德远、占里忠、曹巧会。 GB/Z42085—2022/ISO0/TR16194:2017
引言
在气动系统中，动力是通过回路中的压缩空气来传递和控制的。气动系统由多种元件组成，是各种类型机械设备的重要组成部分。高效、经济的生产需要高度可靠的机械设备。
气动元件可靠性能够按照国家标准规定的正常使用条件下的试验方法进行实验室评估，气动元件的寿命通常较长，为快速掌握其寿命特征，能使用过应力进行加速试验，使元件提前发生
失效，并确定元件在加速寿命试验下的可靠性与正常使用条件下可靠性之间的关系。
Ⅱ GB/Z42085—2022/ISO/TR16194:2017
气动基于加速寿命试验的元件可靠性评估 古通用指南和程序
1范围
本文件确立了基于加速寿命试验评估气动元件可靠性的一般程序。本文件适用于换向阀、带活塞杆气缸、调压阀以及ISO19973（所有部分）所覆盖的元件。
本文件未确立气动元件加速寿命试验的特定程序。本文件给出了气动元件加速寿命试验方法中的可变条件，并提供了气动元件制定加速寿命试验方法的指导性意见。
本文件适用于气动元件无维修情况下的首次失效。
2规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3术语和定义
ISO5598、ISO19973-1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 ISO和IEC在以下网址维护用于标准化的术语数据库：
国际电工委员会：http：//www.electropedia.org/ 国际标准化组织：http：//www.iso.org/obp
3.1
Bx寿命Bxlife 元件或总成出厂后未经任何维修，可靠度为（100一）%的寿命，或（100一）%的样本未失效的
时间。
注：累计失效率是%。例如，=10，则B1寿命的累计失效概率为10%。
3.2
加速因子 accelerationfactor AF 正常使用应力水平下的寿命与加速应力水平下的寿命之比。
3.3
加速寿命试验acceleratedlifetest；ALT 元件比正常使用条件下更快发生失效的试验方法。
3.4
破坏极限destructlimit 元件的一个或多个运行特征不再符合要求，或元件损坏并在应力降低时不能恢复的应力水平。 注：破坏极限分为破坏下限和破坏上限。
3.5
失效机理failuremechanism 引起元件材料瞬时或累计损坏的物理或化学过程。
1 GB/Z42085—2022/ISO/TR16194:2017
3.6
失效模式failuremode 元件失效或性能下降的失效机理的表现形式。 注：失效模式是元件缺陷部位(应力超过强度)失效机理的表现形式。
3.7
失效率failurerate 元在时间t发生失效的频率（假设在时间t之前没有发生失效的情况下）。
3.8
高加速寿命试验 highlyaccelerated lifetest;HALT 在加速环境下找出元件设计、制造缺陷的试验方法。 注：主要的加速环境包括压力和温度。
3.9
加速寿命试验模型 model for accelerated lifetesting 表征元件寿命的离散性以及寿命与应力之间关系的寿命分布模型。 注1：寿命分布模型：威布尔分布（Weibull)、对数正态分布（Lognormal)、指数分布（Exponential)等。 注2：寿命与应力关系模型：阿伦尼斯（Arrhenius）、艾林(Eyring）、逆幂律（InversePowerLaw)等。
3.10
正常使用条件 normaluseconditions 元件在不高于额定工况下使用的测试条件。
3.11
终止循环次数 termination cycle count 在测试项目第一次达到阅值时的循环次数。
符号和计量单位
4
定义
符号· Bro 7 F(t) 8 R(t) 入(t) 在其他文件或软件中也能使用其他符号。
10%的样本发生失效的时间威布尔分布的尺度参数(特征寿命) 元件在时间t失效的概率威布尔分布的形状参数(斜率) 元件在时间t的可靠度，R(t)=1一F(t) 元件在时间t的失效率
计量单位按照ISO80000-1。
可靠性和加速寿命试验概述
n
可靠性是指产品在给定的条件下和给定的时间区间内能完成要求功能的能力。这种能力若以概率表示，即称为可靠度。可靠性按照ISO19973（所有部分)中描述的试验方法进行评估。
可靠性分析是指分析元件在正常使用条件下失效的时间或循环次数，以量化其寿命特征，寿命特征 2 GB/Z42085—2022/IS0/TR16194:2017
数据往往很难获得。
由于元件的寿命通常较长，而产品设计和发布之间的时间间隔较短，为了观察元件失效以更好地了解其寿命特征，于是人们设计了在过应力条件下加速元件失效的程序，从而让元件比正常使用条件下更快地失效，即加速寿命试验（ALT）。
确定元件在加速寿命试验下的可靠性与正常使用条件下可靠性之间的关系能够由外推加速寿命试验得到的结果与正常使用条件下得到的试验结果比较进行评定，描述见图1。
log
+
失效水平
正常使用条件(Ss）
时间
动 S2 S,
正常使用条件(Ss)
寿命
注：图1没有明确寿命分布模型。
图1S-N曲线和加速寿命试验的关系图
图1中，S，代表在正常使用条件下的失效，S，和S2代表加速条件下的失效，它们对应的关系由连线给出。
6失效机理与模式
失效机理指引起元件材料瞬时或累计损伤的物理或化学过程。失效模式指元件失效或性能下降的失效机理的表现形式。失效模式是元件缺陷部位（应力超过强度)失效机理的表现形式。
在加速寿命条件下观测到的失效模式需与正常使用条件下定义的失效模式等同。
7加速寿命试验策略
在加速寿命试验之前，确定元件在使用过程中可能发生的失效类型（特别是来自现场的反馈信息）。 设计分析和审查的定量法有质量功能展开（QFD)、故障树分析（FTA）以及失效模式与后果分析（FMEA）。定性法有高加速寿命试验（HALT）。定性试验主要用于揭示可能的失效模式，但它们不能量化元件在正常使用条件下的寿命（或可靠性）。
加速寿命试验促进元件加速失效，其目的是量化元件在正常使用条件下的寿命特征。
3 GB/Z42085—2022/ISO/TR16194:2017
加速寿命试验分为定性高加速寿命试验（HALT)和定量加速寿命试验。定性高加速寿命试验的目的是识别失效和失效模式，不对元件在正常使用条件下的寿命做任何预测。定量加速寿命试验的目的是从加速寿命试验中获得的数据预测元件在正常使用条件下的寿命（MTTF、B1o寿命等寿命特征）。
有效实施加速寿命试验的策略如下：
一建立正常使用条件下的应力水平；确定加速试验条件下的应力水平；确定在每个应力水平下需测试的元件数量。
8加速寿命试验设计
8.1正常使用条件
正常使用条件通常根据元件特征的额定要求来定义，例如，压力、温度、电压、工作周期、润滑要求等。但额定值通常高于正常使用条件。因此，在加速试验之前，需根据这些特征确定正常使用条件的定义。气动阀的定义示例见表1。
表1气动阀正常使用条件
试验建议正常使用要求
常用要求 630 kPa 25 ℃ 24 VDC 开关任意变化有时使用露点不大于10℃
特征压力温度电压工作周期润滑空气干燥
典型额定要求 1 000 kPa
630 kPa 25 ℃ 24 VDC 10%开/90%关
50 ℃ 24 VDC 连续有时需要露点小于0℃
未使用露点等于10℃
在启动加速寿命试验程序之前，需定义正常使用条件。 8.2初步试验
利用试验设计方法确定要测试的最高应力，该最高应力满足产生的失效模式与正常使用条件下发生的失效模式等同。如果不能事先确定应力或限值，则进行小样本的定性试验（HALT），以确定用于加速寿命试验的应力水平。
采取以下步骤确定三个应力水平： a）试出1d内元件产生失效的最高应力（大约）。
将该应力水平降至其90%，并按ISO19973(某一部分)给出的试验程序（视应力水平的条件修
b)
改)测试，直至至少2个被测元件在此应力水平下失效。 检查失效模式是否与正常使用条件下的失效模式等同。若不同，则降低应力水平并重复步骤 b)和c)，直至失效模式与正常使用条件下的失效模式等同，将其确定为应力水平(S,）。
d) 在步骤b)的基础上再降低10%～20%的应力水平，再测试直至至少2个被测元件失效。再次
检查失效模式是否与正常使用条件下的失效模式等同。若相同，则将其确定为应力水平（S2），见图2，若不同，则修改应力水平并重复测试。 确定在项目时间内更低地导致失效的第三个应力水平（S3）。第三个应力水平通过对之前的
e)
两组失效数据外推来确定，如图2所示，也能够使用S，和S2的平均值来估算S3，即S= S2/S10
4