Методическое пособие 576

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5 ИСПЫТАНИЯ И ОЦЕНКА ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Цель работы: закрепление теоретических знаний об испытаниях и оценке их результатов.

В период подготовки к практическому занятию студенты получают в соответствии с указаниями преподавателя необходимую литературу в библиотеке университета и изучают учебные материалы темы № 5 «Испытания и оценка их результатов», используя литературу [1,2], материал, представленный ниже, а также конспект лекций.

Образцы изделия испытывают в течение tпр ,

периодически проводят проверку работоспособности изделия, в случае обнаружения отказа восстанавливают изделие. В процессе испытаний разрешается анализировать результаты проверок работоспособности изделия с целью выявления наступления предельного состояния. Образцы изделия, достигшие предельного состояния, снимают с испытания.

По окончании испытаний проверяют образцы изделия, анализируют материалы, накопленные за время испытаний, и определяют общее число образцов dp , достигших предельного

состояния за время испытаний.

Если dp меньше или равно Cp , результаты испытаний

считают положительными.

Если dp больше Cp , результаты испытания считают

отрицательными.

Оформление результатов испытаний

Во время испытаний следует вести журнал, в котором фиксируют:

-тип и краткую техническую характеристику испытываемых изделий;

-дату и время начала испытаний;

-продолжительность испытаний по каждому этапу (намечаемая и фактическая);

21

-число испытуемых изделий;

-время и результаты измерения контролируемых параметров;

-режим испытаний (цикл, непрерывность испытаний);

-условия проведения испытаний (температура, напряжение сети, относительная влажность, запыленность, вибрация, цикличность и т.д.);

-дату и время проявления отказа;

-характер и причины отказа;

-накопление при испытании числа отказов;

-время простоя, связанное с обнаружением и устранением отказа;

-наименование отказавшего элемента или узла;

-меры, принятые для ликвидации причин отказа;

-время профилактических работ.

По окончании контрольных испытаний на надёжность должен составляться протокол, содержащий:

-тип испытываемых изделий;

-план испытаний;

-дату начала и конца испытаний;

-место проведения испытаний;

-число зафиксированных отказов;

-заключение о соответствии либо несоответствии изделий требованиям технических условий или стандартов в части количественных показателей надёжности.

Протокол должен подписываться лицами, проводившими испытания, и утверждаться руководством предприятия.

Влияние точности измерительных средств на результаты испытаний

Для последующего анализа и подготовки заключения по результатам испытаний ЭС проводят статистическую обработку измеренных значений параметров - критериев годности. Достоверность полученных результатов определяется погрешностью измерения каждого параметра, объемом исходных статистических данных и качеством их

22

обработки. Для математической обработки наблюдений применяют методы теории вероятности и математической статистики. Существует специфика в обработке данных, полученных при выборочном и сплошном (100%-ном) контроле параметров ЭС.

Выборочной метод является основным, но не единственным при контроле готовой продукции. В условиях опытного и серийного производства ЭС подвергают и сплошному контролю. На первый взгляд может показаться, что проблема риска поставщика и риска заказчика, связанная с выборочным методом контроля, при 100%-ном контроле готовой продукции отсутствует. Однако это не так. Риск и поставщика и заказчика остается и при 100%-ном контроле, хотя оба имеют иной смысл, чем привыборочном контроле, поскольку обусловлены существенными погрешностями измерений контролируемых параметров. На рис. 1 показана плотность распределения вероятностей и параметра X изделий до и после их разбраковки

Рис. 1. Плотность распределения вероятностей параметра A изделий при отсутствии погрешностей измерений:

(X)- до разбраковки; II (X )- после разбраковки для годных изделий; 1(X)и III (X) - для отбракованных изделий при пренебрежимо малых погрешностях измерений.

23

Процесс контроля и измерений в этом случае сводится к разделению площади, ограниченной исходной (в данном случае гауссовской) плотностью распределения вероятностей0(X) параметра X и осью абсцисс, на три области. При этом

в область II входят изделия, значения параметра которых находятся в пределах заданного поля допуска ; в области I и III - изделия со значениями параметра, выходящими за левую и правую границы поля допуска соответственно. Плотность распределения вероятностей параметра годных изделий после их разбраковки при X

и для области III

Иначе проводят контроль при наличии существенной погрешности измерений ПКГ. В этом случае, хотя изделия при разбраковке также разбивают на области I—III, распределение значений параметра в каждой из них, установленное по результатам измерений, не будет совпадать с распределением истинных значений этого параметра. Если отклонение значений параметра от границ поля допуска ( ) превышает ошибку у измерения, можно считать, что отбраковка выполнена правильно. Если же это отклонение меньше ошибки измерения, отбраковка выполнена неверно, т. е. изделие является фактически годным. При существенных погрешностях измерений определенная часть годных изделий попадает в забракованные (риск поставщика), тогда как часть негодных изделий принимается (риск заказчика). На рис. 2 представлена плотность распределения вероятностей ПКГ после разбраковки при наличии существенных погрешностей измерений:

погрешностей измерений при гауссовском их распределении

м(У);

0 - среднее квадратическое отклонение значений

параметров изделий при гауссовском их распределении 0(X).

Если общее число изделий в партии до разбраковки принять за единицу, то относительное число отбракованных

25

(qотб), правильно оставленных (qост), неправильно отбракованных (фактически годных qфг ) и неправильно оставленных (фактически негодных qфн ) изделий можно вычислить с помощью следующих соотношений:

Рис. 2. Распределение изделий после разбраковки:

1 - правильно оставленные (годные) изделия; 2 - правильно отбракованные (негодные) изделия; 3 - неправильно оставленные (фактически негодные) изделия; 4 - неправильно отбракованные (фактически годные) изделия.

Плотность распределения вероятностей параметра X после разбраковки изделий при существенных погрешностях измерений (штриховой линией показана плотность распределения вероятностей параметра X после разбраковки изделий в отсутствие погрешностей измерений).

Под гарантированным полем допуска Г понимают допуск, превышение которого не гарантирует работоспособности изделия в период его эксплуатации. Однако гарантированный допуск устанавливают не только на выходные параметры готового изделия, но также и на параметры материалов, заготовок и полуфабрикатов. Гарантированный допуск выбирают с запасом, учитывающим старение изделия. Под производственным полем допуска П понимают допуск, которым руководствуется поставщик в процессе производства изделий. Очевидно, что П Г .

26

С помощью графиков, представленных на рисунке 3, можно решить ряд практических задач, например:

-при заданном гарантированном допуске на ПКГ изделия

ис учетом конкретного значения точности измерительных средств определить риски поставщика и заказчика;

-при запланированном риске поставщика или заказчика и заданном гарантированном допуске определить точность измерительных средств и необходимый производственный допуск;

-при запланированных рисках поставщика и заказчика и заданных гарантированном и производственном допусках определить необходимую точность измерительных средств.

Рис. 3. Кривые изменения рисков поставщика (а) и заказчика (б) в зависимости от величины допуска и точности измерения ПКГ изделий при Г 0,25 0

27

Контрольные вопросы

1.Порядок оформления результатов испытаний.

2.В каком случае используется выборочный контроль?

3.Приведите плотность распределения вероятностей параметра А`` при отсутствии погрешностей измерения.

4.В каком случае используется 100% контроль готовой продукции?

5.Условия выбора гарантированного допуска на параметры изделия.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 6 ИСПЫТАНИЯ ЭС НА ВЛИЯНИЕ НЕВЕСОМОСТИ. РАДИАЦИОННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Цель работы: закрепление теоретических знаний об испытаниях ЭС на влияние невесомости и радиационных воздействиях.

В период подготовки к практическому занятию студенты получают в соответствии с указаниями преподавателя необходимую литературу в библиотеке университета и изучают учебные материалы темы № 6 «Испытания ЭС на влияние невесомости. Радиационные воздействия», используя литературу [1, 2], материал, представленный ниже, а также конспект лекций.

Испытания ЭС на влияние невесомости

Испытания ЭС на влияние невесомости проводят для исследования их работоспособности в условиях невесомости. Для имитации этих условий применяют различные методы. Кратковременное состояние невесомости может быть достигнуто с помощью специально оборудованного самолета, выполняющего маневр по кеплеровским траекториям.

Для проведения точных экспериментов по изучению парообразования, кипения, конденсации, поведения топлива в баках и т.д. необходимо, чтобы возмущающие механические силы (например, вибрации) были устранены. С этой целью

28

применяют «плавающие» контейнеры, внутри которых размещают испытываемые изделия и контрольноизмерительную аппаратуру. В начале полета контейнер удерживается на упругих растяжках в середине кабины самолета, но по достижении состояния невесомости растяжки отстегиваются и контейнер движется свободно по эллиптической траектории. Если требуется, чтобы перед наступлением невесомости жидкость длительное время не подвергалась внешним возмущениям, для проведения испытания используют вертикальные башни, с которых сбрасывают контейнеры с приборным оборудованием. При поддержании вакуума внутри башни свободно падающее в ней тело находится в состоянии невесомости в течение всего времени падения. Однако контейнер, падая в вакууме, развивает очень большую скорость (около 2100 км/ч) в конце участка падения. Кроме того, для увеличения продолжительности периода невесомости требуется сооружать высокие башни. Поэтому на практике строят башни без вакуумируемой шахты и приемлемой высоты.

Рис. 4. Схема падающего капсулированного контейнера: 1 - зажимное устройство; 2 - контейнер с испытываемым изделием и контрольно-измерительной аппаратурой; 3 - вакуумированная капсула; 4 - демпфер: H1 - высота падения контейнера; H2 - высота падения капсулы

29

Чтобы приблизить условия испытания к условиям невесомости, необходимо уменьшить силу аэродинамического торможения контейнера, отнесенную к единице его массы. С этой целью контейнер с приборным оборудованием помещают внутри верхней части вакуумированной капсулы, которую сбрасывают с вершины башни в обычной атмосфере (рис. 4).

По мере торможения капсулы о воздух внутренний контейнер постепенно приближается к переднему концу капсулы, оставаясь все время в состоянии свободного падения. Для реализации описанного метода испытания высота башни должна быть около 300 м, что обеспечивает имитацию невесомости в течение почти 8 с.

Применение ракет и спутников для исследования влияния невесомости позволяет увеличить время проведения научных экспериментов, но значительно удорожает их.

Радиационные воздействия

Электронные средства, работающие в условиях космоса и на объектах, содержащих радиационные установки, могут подвергаться воздействию радиоактивного излучения. Для измерения поглощенной дозы радиоактивного излучения применяется специальная единица - грей. Грей равен поглощенной дозе радиоактивного излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия излучения 1 Дж: 1 Гр 1 Дж/кг .

Воздействие на ЭС радиоактивного излучения приводит к радиационным повреждениям изделий. При этом различают необратимые (остаточные) и обратимые (временные) нарушения.

Необратимые нарушения связаны с изменением структуры применяемых в ЭС материалов и, прежде всего, полупроводниковых. К таким нарушениям относятся: перегруппировка атомов в кристаллической решетке; появление вакансий; междоузельных атомов, дислокаций; внедрение инородных атомов. Обратимые нарушения,

30