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机械产品可靠性试验技术研究现状与展望

浙江理工大学机电产品可靠性分析与测试国家地方联合工程研究中心

摘要：概述了可靠性工程发展的历史，总结了可靠性试验发展概况以及机械产品

可靠性试验面临的问题；综述了加速寿命试验和加速退化试验建模、试验数据分

析和试验方案优化设计方法的研究进展，以及高加速寿命试验技术的研究进展；

展望了机械产品可靠性试验技术的发展前景，并提出了促进可靠性试验理论方法

工程应用的解决方案。

关键词：机械产品；可靠性试验；加速寿命试验；加速退化试验；高加速寿命试

验

0引言

产品可靠性反映了产品寿命、无故障性、可用性、经济性等属性。“可靠性”

概念最早由被誉为可靠性之父的德国工程师LUSSER提出，源自如何应用概率

论与数理统计理论评估电子设备的寿命或故障率。1943年，LUSSER提出了系

统可靠性计算方法，估算了V-2火箭导航系统的可靠度。1949年美国无线电工

程师学会成立了可靠性技术组，第一个可靠性专业学术组织诞生。1952年8月，

美国国防部成立了一个由军方、工业部门和学术界组成的美国电子设备可靠性咨

询组(theadvisorygrouponreliabilityofelectronicequipment,AGREE)，

开展可靠性问题调查、分析和研究。1957年4月，AGREE发表了《军用电子设

备可靠性》研究报告，阐述了可靠性设计、试验、分析以及管理的程序和方法，

[1]

并首次给出了可靠性定义：“产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能

的能力。”该报告被公认是可靠性工程的理论与实践的基础，它指明了可靠性工

程发展的方向。到20世纪50年代末，可靠性逐渐发展为一门新的科学，形成

了可靠性数学、可靠性物理和可靠性工程三个独立的学科，在工程实践中日益得

到广泛应用。

20世纪60年代起，随着航空航天工业的迅速发展，可靠性工程在设计、预

计、增长、试验、综合保障、物理分析、标准管理和缺陷控制等各个方面都步入

较成熟的阶段。例如，美国在“阿波罗”计划实践中形成了一套较完善的可靠性

设计、试验和管理标准；美国罗姆(ROME)航空研发中心组建了可靠性分析中心，

从事可靠性预计、可靠性分配、可靠性试验、可靠性数据采集、分析等方面的研

究。到了20世纪70年代，美国已建立了集中统一管理的可靠性管理机构，使

得可靠性管理步入规范化、系统化，成为世界上从事可靠性研究最有成效的国家。

与此同时，英、日、法、苏联、中国等国家也紧随美国开展可靠性研究，使其武

器装备和一些民用产品(如汽车、电视机)的可靠性得到显著提高，获得了巨大的

社会效益和经济效益。进入20世纪80年代，机械、光电、航空、航天以及其

他非电子设备领域的可靠性研究及其工程应用全面展开，可靠性研究对象从元件、

器件级拓展到设备、分系统、系统，而且包括了所有产品种类，可靠性研究从试

验、评估、设计、分析拓展到维修性、测试性、保障性、安全性和环境适应性等

各个方面。

进入21世纪，可靠性在产品质量特性中的地位更加突出，成为衡量产品质

量特性的重要指标之一。能够制造高性能、高可靠产品是一个国家制造业的核心

竞争力的体现，也是一个工业强国的重要标志。机械产品是众多学科的高新技术

的载体，在航空、航天、船舶、冶金、化工、石油及交通运输等工业领域得到广

泛应用。随着技术的发展，机械产品的性能参数日益提高，结构日趋复杂，使用

场所更加广泛，使用环境更趋于恶劣，这使得产品性能与可靠性问题越来越突出，

可靠性试验技术也越来越受到各行各业的重视。在研制、生产高可靠产品过程中，

为完善产品设计，评价及考核产品各项质量特性和可靠性指标是否符合用户要求，

可靠性试验是必不可少的手段。本文结合机械产品可靠性试验的特点，对可靠性

试验方法的研究现状进行综述并对其发展进行展望。

1机械产品可靠性试验概况

可靠性试验是为了测定、评价、分析和提高产品可靠性而进行的各类试验的

总称，是一种可靠性技术。可靠性试验分为工程试验和统计试验。可靠性工程试

验是通过试验暴露产品在设计、材料和工艺等方面存在的各种缺陷，并经失效分

析、采取改进措施，从而提高产品可靠性。可靠性统计试验是为了获得产品在特

定条件下工作时的可靠性指标(如可靠度、可靠寿命、故障率等)，为设计、生产、

使用提供可靠性数据支撑。在设计、定型、生产、交付和使用阶段进行的可靠性

试验分别为可靠性增长试验、可