ПОНЯТИЕ ИСПЫТАНИЙ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИСПЫТАНИЙ.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА
Испытания являются одним из важнейших этапов жизненного цикла продукта. Проведение испытаний позволяет определить пригодность применения материалов и сырья для изготовления продукции, проконтролировать качество получаемого материала, а также определить возможность использования технологических приемов и методов при изготовлении изделий.
Испытания проводятся на всех этапах жизненного цикла продукта. Правильная организация испытаний позволяет избежать недостоверных результатов и предотвратить выпуск несоответствующей продукции. Важнейшей частью организации испытаний является грамотная разработка и утверждение методик проведения испытаний. Правильно составленная методика проведения испытаний позволяет получать результаты с высокой достоверностью даже при работе персонала с низкой квалификацией.
КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗДЕЙСТВИЙ ОКАЗЫВАЮЩИХ ВЛИЯНИЕ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗДЕЛИЙ И МАТЕРИАЛОВ
Воздействия, оказывающие влияния на изделия, материалы и сырье различают по ряду признаков.Их разделяют на внутренние и внешние воздействия. Внешние воздействия, в свою очередь, можно разделить на: температурные воздействия; воздействия климатических, механических, космических факторов в естественных условиях и в условиях применения на объекте.
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
Климатические воздействияразделяются на следующие типы:
|
|
|
• температура, влажность, давление, температура повышенная 50…80 °С – для аппаратуры в условиях эксплуатации и условиях хранения – пониженная температура – +5, –40 °С.
• влажность "сухая и мокрая" – пониженная и повышенная; повышенная 98 % и выше; точка росы – точка конденсации пара; наличие дождя.
• гидроустойчивость;
• повышенное и пониженное давление – не разрушение материала;
• совокупное воздействие климатических факторов – воздействие, например, температуры и влажности.
МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
Механические воздействияна аппаратуру, материалы или изделия разделяют на испытания:
• разрушающие и неразрушающие;
• на прочность, разрушение;
• на критическую нагрузку;
• на разрыв;
• на сжатие и изгиб;
• на кручение;
• на излом;
• на сдвиг;
• на удар;
• на воздействие вибрации – гармонической, случайной, стохастической, негармонической;
• на центробежные нагрузки или ускорения;
• испытание на прочность и жесткость.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
Биологические воздействияразделяют на:
• механическиемакроразрушения при контакте:
1) столкновение – олени, лоси, люди, птицы и т.д.;2) прогрызание – мыши, термиты;3) уничтожение;
|
|
|
• ухудшение эксплуатационных свойств в результате:
1) биозагрязнения;2) биозасорения;
3) биообрастание: плесень, мох, деревья, плющ;
• биохимическое разрушение:
1) биологические повреждения в процессе питания – грибы;
2) химическое воздействие выделяющихся веществ Н2, плесень выделяет органическую кислоту;
3) физико-химическая коррозия на границе материала-организма, плесень, грызуны, микроорганизмы, вирусы и бактерии.
Необходимо учитывать хорошую приспособляемость микроорганизмов к изменениям параметров окружающей среды, влияние на их рост температуры, влажности, давления, кислотности и других факторов. Наиболее сильное влияние на рост организмов оказывает температура. Размеры организмов существенно влияют на их активность. Увеличение отношения поверхности к объему у микроорганизмов обусловливает высокую скорость протекания реакций, т.е. интенсивность обмена веществ и роста.
По отношению к использованию воздуха для выработки клеточной энергии различают аэробные (основными являются окислительные реакции, в которых акцептор водорода – кислород) и анаэробные (без свободного кислорода) условия жизни и развития организмов.
Бактерии – самая многочисленная и распространенная группа микроорганизмов, имеющих одноклеточное строение. Большинство видов бактерий существует за счет мертвых органических остатков.
|
|
|
Одной из особенностей микроорганизмов является их способность к спорообразованию. Споры у бактерий образуются при неблагоприятных условиях существования (недостатке питательных веществ, высушивании, изменении рН среды и т.д.), причем из одной клетки формируется только одна спора. Образование спор у бактерий не связано с процессом размножения, а является приспособлением к выживанию в неблагоприятных условияхвнешней среды. Размножение бактерий осуществляется путем деления.Плесневые грибы отличаются от бактерий более сложным строением и более совершенным способом размножения спорами. Клетки грибов (гифы) образуют переплетения и ветвления, называемые мицелием.
Микроорганизмы обладают богатым ферментативным аппаратом. Они способны в зависимости от условий синтезировать нужный фермент или использовать ферменты другого организма при отсутствии нужного собственного. Вредящая деятельность микроорганизмов в основном связана с выделением экзоферментов и продуктов метаболизма: амино- и органических кислот.
|
|
|
Действие микроорганизмов на материалы и изделия изделий. Наиболее агрессивными метаболитами микроорганизмов являются органические кислоты (известно около 30 органических кислот, синтезирующих плесневыми грибами), окислительно-восстановительные и гидролитические экзоферменты. Благодаря микроскопическим размерам, гифы и споры проникают в углубления и трещины материала, вызывая изменения массы, водопоглощения и степени гидрофобности. Обрастание микроорганизмами зависит от химического состава и строения материала, микрофлоры окружающей среды, наличия загрязнений (органических и неорганических) в воздухе, климатических условий и избирательности действия сообществ организмов.
Поверхностное воздействие плесневых грибов за счет конденсирования влаги и повышения температуры приводит к коротким замыканиям между токоведущими частями плат. Органические кислоты и другие метаболиты обладают высокой проводимостью. В результате снижаются удельные объемное и поверхностное сопротивления, увеличивается tgδ, уменьшаются пределы механической прочности материалов на растяжение и изгиб. Обрастание сплавов свинца, алюминия и стали ведет к интенсивному растворению зерен металлов (исследование проводилось с применением электронного микроскопа).
Оптические изделия из стекла подвергаются разрушению плесневыми грибами из-за растворения продуктами метаболитов. На совершенно чистой поверхности стекла рост грибов не наблюдается, однако в производстве невозможно достичь высокой чистоты. Рост плесневых грибов лучше идет на нейтральных стеклах (например, кварцевом) и хуже на стеклах с щелочной реакцией. Даже умеренный рост микроорганизмов представляет серьезную проблему, так как снижает контрастность изображения, создает нежелательное рассеивание света. Споры попадают на стекла при сборке оптических приборов.
Наибольшее влияние оказывают микроорганизмы на органические субстраты, поскольку используют их в качестве источников углерода. Это могут быть пластмассы, краски, следы смазки, остатки флюсов, растворителей, пота рук, адсорбированные органические частицы из воздуха цеха или склада.
КОСМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
Космические воздействия.Наиболее существенными факторами, оказывающими влияние на изделия, являются:
• глубокий космический вакуум;
• корпускулярное излучение (потоки ядер геля);
• метеорные частицы;
• захламленность космоса;
• радиационные пояса земли (воздействия электромагнитных полей высокой мощности);
• перепад температур на солнечной и теневой стороне (–90; +120°) – на орбите.
Космические условия характеризуются совокупностью воздействий космической среды, к которым относятся: глубокий вакуум, невесомость, температура (чаще сверхнизкая), электромагнитные и корпускулярные излучения, наличие метеорных частиц, магнитных и гравитационных полей планет и звезд и т.д.
Воздействие факторов космического пространства на конструкционные материалы и элементы изделий происходит на фоне определяющего фактора – давления глубокого космического вакуума, обусловленного сильной разреженностью среды. Глубокий вакуум характеризуется длиной свободного пробега молекул газа, соизмеримой с характеристическими линейными размерами космического аппарата или испытательной вакуумной камеры.
При изучении параметров космических условий выделяют три среды: межзвездную, межпланетную атмосферу планет и их спутников.
Межзвездная среда состоит из межзвездного газа и мельчайших твердых частиц – пыли, заполняющих пространство между звездами в галактиках. Газ почти равномерно перемешан с пылью.
Межзвездная среда вблизи Солнца переходит в межпланетную среду.
Межпланетная среда заполняет пространство между планетами Солнечной системы. Она состоит из расширяющегося вещества солнечной короны (примерно 90 % составляют ионизированные атомы водорода и около 9 % – атомы гелия), несущего увлекаемое веществом магнитное поле.
Электрические воздействия.
- Входные и выходные электрические сигналы.
- Отклонение напряжения питания и частоты питания.
- Воздействие электромагнитного поля.
- Сопротивление изоляции и заземления.
- Электромагнитная совместимость.
ПОНЯТИЕ ИСПЫТАНИЙ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИСПЫТАНИЙ.
Испытания – экспериментальное определение (оценивание) количественных и (или) качественных свойств объекта как результата воздействия на него приего функционировании, а также при моделировании объекта и (или) воздействии на него. Основными составляющими процесса испытанийявляются следующие:
1. Объект испытаний – продукция, подвергаемая испытаниям.
Главным признаком объекта испытаний является то, что по результатам испытаний принимается решение именно по этому объекту: о егогодности или браковке, о возможности предъявления на последующиеиспытания, о возможности серийного выпуска и т.п. Характеристикисвойств объекта при испытаниях можно определить путём измерений, анализов, диагностирования, применения органолептических методовили регистрации определённых событий при испытаниях (отказы, повреждения) и т.д.
При испытаниях характеристики свойств объекта либо оценивают, либо контролируют. В первом случае задачей испытаний являетсяполучение количественных или качественных оценок свойств объекта; во втором – только установление соответствия характеристик объектазаданным требованиям.
2. Условия испытаний – это совокупность воздействующих факторов и (или) режимов функционирования объекта при испытаниях. Условия испытаний могут быть реальными или моделируемыми, предусматривать определение характеристик объекта при его функционировании и отсутствии функционирования, 3. Средства испытаний – это технические устройства, необходимыедля проведения испытаний. Сюда входят средства измерений, испытательное оборудование и вспомогательные технические устройства. 4. Исполнители испытаний – это персонал, участвующий в процессе испытаний. К нему предъявляются требования по квалификации, образованию, опыту работы, другим критериям.
Цельюиспытаний является оценка продукции благодаря выявлению количественных и качественных характеристик.Предметомиспытаний является продукция, подлежащая испытанию.
КЛАССИФИКАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ
Все применяемые методы испытаний классифицируются на две большие группы: физические испытания реальных изделий или макетов и испытания с использованием моделей.
Физические испытаниямогут проводиться как при внешних воздействующих факторах, создаваемых искусственным путем с помощью испытательных стендов (стендовые испытания) или специальных методов и средств, применяемых в лабораторных условиях (лабораторные испытания), так и при естественных внешних воздействующих факторов.
Лабораторные и стендовые испытания изделий отличаются от реальной эксплуатации тем, что при их проведении пока еще не представляется возможным моделировать все внешние воздействия одновременно в той случайной совокупности, которая имеет место при реальной эксплуатации. Обычно при лабораторных и стендовых испытаниях аппаратура подвергается воздействию одной или нескольких определенных нагрузок. Это приводит к результатам, несколько отличающимся от полученных при реальной эксплуатации. Поэтому при исследовании влияния внешних воздействующих факторов наряду с лабораторными и стендовыми испытаниями проводятся также испытания изделий в естественных условиях окружающей среды.
В зависимости от условий и места проведения испытаний при воздействии естественных внешних факторов различают полигонные и натурные испытания изделий.
Полигонные испытанияобъекта проводят на специально оборудованном полигоне. Широко распространены полигонные испытания изделий, проводимые при воздействии внешних климатических факторов. При этом испытания изделий, предназначенной для эксплуатации и хранения только в ограниченных климатических районах, проводят на полигонах, расположенных в пунктах, характеризующих, климатическое воздействие этих районов.
Натурные испытанияобъекта реализуются при выполнении трех основных условий:
1) испытаниям подвергается непосредственно изготовленное изделие (т.е. объект испытания) без применения моделей или составных частей аппаратуры;
2) испытания проводятся в условиях и при воздействиях на изделия, соответствующих условиям и воздействиям при их использовании по целевому назначению;
3) определяемые характеристики свойств объекта испытаний измеряются непосредственно без использования аналитических зависимостей, отражающих физическую структуру объекта испытаний и его составных частей. При этом допускается применение математического аппарата статистической обработки экспериментальных данных.
К натурным испытаниям относится, в частности, опытная эксплуатация изделий.
Цель полигонных и натурных испытаний – исследование комплексного влияния естественно воздействующих факторов на изменение параметров, свойств и механизмы отказов изделий при их эксплуатации и хранении. Эти испытания обеспечивают получение наиболее полной и достоверной информации о комплексном влиянии факторов окружающей среды на параметры, характеризующие изделий; позволяют исследовать характер реальных физико-химических процессов, протекающих в материалах и комплектующих изделиях при воздействии естественных внешних факторов; дают возможность уточнять данные, полученные при испытании объекта под воздействием внешних факторов, создаваемых искусственным путем, а также нормы на допустимые изменения параметров (критерии годности). По результатам полигонных и натурных испытаний разрабатывают рекомендации по способам защиты изделий от внешних воздействующих факторов.
Однако специфика натурных испытаний заключается в их большой продолжительности, сложности и высокой стоимости. Эти испытания требуют четкой их организации и оптимального планирования.
К физическим испытаниям при естественных внешних воздействующих факторах следует отнести также эксплуатационные испытания, т.е. испытания объекта, проводимые при эксплуатации. Одним из основных видов эксплуатационных испытаний является опытная эксплуатация изделий. Иногда проводится подконтрольная эксплуатация, которая условно может быть отнесена к эксплуатационным испытаниям. При подготовке кподконтрольной эксплуатации специально предназначенный для ее проведения персонал, руководствуясь специально разработанной документацией, осуществляет сбор, учет и первичную обработку информации.
Испытания с использованием моделейосуществляются методами физического и математического моделирования. Применение этих методов позволяет отказаться от ряда сложных физических испытаний реальных изделий или их макетов.
Физическое моделирование заключается в том, что первичный параметр объекта испытаний (процесс в элементе схемы или какое-либо внешнее воздействие) заменяется простой физической моделью, способной имитировать изменения данного параметра. Физическое моделирование может осуществляться также следующими статистическими методами испытаний.
1. Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло) заключается в том, что при помощи многократных случайных испытаний (вычислений, производимых над случайными числами) определяют вероятность появления некоторого случайного события (математического ожидания случайной величины). Данный метод позволяет определить характеристики надежности, исходя из предположения, что известен механизм отказов при различных сочетаниях значений параметров изделий, выбираемых случайным образом согласно заданной статистической модели.
2. Метод статистических испытаний физическим моделированием объекта предусматривает проведение испытаний на реальных объектах или их электронных моделях. При испытаниях на реальных объектах производят исследование возможных причин возникновения отказов изделий и их последствий путем искусственного введения в схему обрывов, коротких замыканий или установки комплектующих элементов с параметрами, выходящими за допустимые нормы. Проведение испытаний на электронных моделях объекта заключается в том, что определенные комплектующие элементы схемы заменяются физическими моделями, позволяющими изменять величины характеризующих их параметров. Моделирование различных элементов осуществляют на специальных стендах, где воспроизводят случайные процессы изменения параметров комплектующих элементов.
Математическое моделированиебазируется на использовании уравнений, связывающих входные и выходные параметры объекта испытаний. (В предыдущем методе такая связь реализуется непосредственно в физической модели.) Эти уравнения выводят на основании изучения конкретной изделий и ее внутренних функциональных связей, после чего и осуществляют математическое описание установленных связей с учетом воздействия различных факторов на изделия.
Основной недостаток метода – необходимость проведения огромного объема теоретических и экспериментальных исследований для определения соотношений, характеризующих математическую модель объекта, что требует применения ЭВМ с высоким быстродействием и большим объемом памяти, а также – знания вероятностных характеристик первичных (входных) параметров. Необходимость проведения огромного объема экспериментальных исследований, техническая сложность выполнения физических моделей целого ряда, устройств (например, высокочастотных, импульсных и др.), высокая стоимость, и длительность проведения испытаний не стимулируют широкого применения методов физического и математического моделирования в практике испытаний изделий и поэтому здесь подробно не рассматриваются.
Частным видом статистических методов испытаний, применяемым на практике, являются граничные испытания изделий.
Граничные испытанияпроводятся для определения зависимостей между предельно допустимыми значениями параметров объекта и режимом эксплуатации. Они являются экспериментальным методом, основанным на физическом моделировании области значений первичных параметров, при которых выходные параметры изделий находятся в пределах допуска, т.е. в области безотказной работы изделий при изменениях первичных параметров. Однако определить область безотказной работы изделий при одновременном изменении многих первичных параметров не представляется возможным. Поэтому часто на практике находят граничные точки области безотказной работы изделий при изменении какого-либо одного первичного параметра изделий (параметр граничных испытаний), сохраняя значения других неизменными. В этом и состоит смысл граничных испытаний.
Для реализации метода граничных испытаний используют изменение выходного параметра изделий с помощью искусственных приемов, например меняют одно из питающих напряжений, выбранное в качестве первичного параметра граничных испытаний. Границы области, в пределах которой изделие работает безотказно, определяются при изменении напряжения до момента отказа изделий по исследуемому выходному параметру в случае, когда остальные первичные параметры изделий имеют номинальные (или заданные) значения. Затем при некотором отклонении одного из первичных параметров изделий от номинального (или заданного) значения снова наблюдают за выходным параметром изделий при изменении напряжения. Ясно, что при отклонении первичного параметра в обе стороны от номинального значения выходной параметр будет выходить за пределы допуска при различных значениях напряжения.
Исследовательскиеиспытания проводятся для изучения определенных характеристик свойств объекта и их целью являются:
− определение или оценка показателей качества функционирования, испытуемого объекта в определенных условиях его применения;
− выбор наилучших режимов работы объекта или наилучших характеристик свойств объекта;
− сравнение множества вариантов реализации объекта при проектировании и аттестации;
− построение математической модели функционирования объекта (оценка параметров математической модели);
− отбор существенных факторов, влияющих на показатели качества функционирования объекта;
− выбор вида математической модели объекта (из заданного множества вариантов).
Примером исследовательских испытаний могут быть рассмотренные испытания моделей.
Особенностью исследовательских испытаний является факультативный характер их проведения, и они, какправило, не применяются при сдаче готовой продукции
Определительныеиспытания проводят для определения значений характеристик объекта с заданнымизначениями показателей точности и достоверности
Сравнительныеиспытания проводят для сравнения характеристик свойств аналогичных или одинаковыхобъектов. На практике иногда возникает необходимость сравнить качество аналогичных по характеристикамили даже одинаковых изделий, но выпускаемые, например, различными предприятиями. Для этого испытываютсравниваемые объекты в идентичных условиях.
Сравнительные испытания проводят для сравнения характеристик свойств аналогичных или одинаковыхобъектов.
Контрольныеиспытания проводятся для контроля качества объекта. Испытания этого вида составляютнаиболее многочисленную группу испытаний.
На этапе проектирования проводят доводочные, предварительные и приемочные испытания.
К видам испытаний готовой продукции относят квалификационные, предъявительские, приемосдаточные,периодические, инспекционные, типовые, аттестационные, сертификационные.
Так, доводочныеиспытания – это исследовательские испытания, проводимые при проектировании изделий
с целью оценки влияния вносимых в нее изменений для достижения заданных значений показателей качества, апредварительныеиспытания являются контрольными испытаниями опытных образцов и (или) опытных партийпродукции с целью определения возможности их предъявления на приемочные испытания.
Приемочныеиспытания также являются контрольными испытаниями. Это испытания опытных образцов,опытных партий продукции или изделий единичного производства, проводимые для решения вопроса о целесообразности постановки этой продукции (изделий) на производство и (или) использования ее по назначению.
Приемочные испытания опытных образцов или партий изделий проводятся, как правило, для решения вопроса о целесообразности постановки аппаратуры на производство, а приемочные испытания изделий единичного производства – для решения вопроса о целесообразности передачи этих изделий в эксплуатацию.
Квалификационныеиспытания проводятся уже на установочной серии или первой промышленной партииизделий, т.е. на стадии освоения производства изделий. Целью их является оценка готовности предприятия квыпуску продукции данного типа в заданном объеме.
Предъявительскиеиспытания изделий проводятся обязательно службой технического контроля предприятия-изготовителя перед предъявлением ее для приемки представителем заказчика, потребителем или дугамиорганами приемки.
Приемосдаточныеиспытания проводятся в освоенном производстве. Это контрольные испытания изготовленной продукции при приемном контроле. Приемосдаточные испытания, как правило, проводятся изготовителем продукции. Если на предприятии-изготовителе имеется представитель заказчика, приемосдаточныеиспытания проводятся им в присутствии представителя-изготовителя.
С целью контроля стабильности качества продукции и возможности продолжения ее выпуска проводятпериодическиеиспытания продукции в объеме и в сроки, установленные нормативно-техническими документами (НТД).
Инспекционныеиспытания – это особый вид контрольных испытаний. Они проводятся в выборочном порядке с целью контроля стабильности качества установленных видов продукции специально уполномоченнымиорганизациями.
В тех случаях, когда в производственном процессе выявляют недостатки конструкции изделий или технологического процесса ее изготовления, возникает необходимость совершенствования конструкции или техпроцесса. Целесообразность предложенных изменений выявляют с помощью типовых испытаний. Типовые испытания – это контрольные испытания выпускаемой продукции, проводимые с целью оценки эффективности ицелесообразности вносимых изменений в конструкцию, рецептуру или технологический процесс.
Электронная аппаратура может оцениваться по категориям качества или на соответствие ее характеристиктребованиям национальных и международных стандартов. Неотъемлемой процедурой такой оценки являютсяаттестационные или сертификационные испытания: Испытания, проводимые для оценки уровня качества продукции при ее аттестации по категориям качества, называются аттестационными.
Сертификационныеиспытания – это контрольные испытания продукции, проводимые с целью установления соответствия характеристик ее свойств национальным и (или) международным НТД.
В зависимости от продолжительности все испытания подразделяются на нормальные, ускоренные, сокращенные.
Под нормальнымииспытаниями изделий понимаются испытания, методы и условия проведения которыхобеспечивают получение необходимого объема информации о характеристиках свойств объекта в такой же интервал времени, как и в предусмотренных условиях эксплуатации.
В свою очередь, ускоренные испытания – это такие испытания, методы и условия проведения которыхобеспечивают получение необходимой информации о качестве изделий в более короткий срок, чем при нормальных испытаниях. В НТД на методы испытаний конкретных видов изделий указываются значения воздействующих факторов и режимы функционирования, соответствующие нормальным условиям испытаний. Обычно нормальными считаются условия, характеризуемые температурой окружающей среды 288…308 К, атмосферным давлением 8,4⋅104…10,7⋅104 Па и относительной влажностью 48…80 %.
Сокращенные испытания проводятся по сокращенной программе. В зависимости от уровня значимостииспытаний изделий их можно разделить на государственные, межведомственные и ведомственные. К государственнымиспытаниям относятся испытания установленных важнейших видов изделий, проводимые головной
организацией по государственным испытаниям, или приемочные испытания, проводимые государственной комиссией или испытательной организацией, которой предоставлено право их проведения. Межведомственныеиспытания – это испытания изделий, проводимые комиссией из представителей нескольких заинтересованныхминистерств и ведомств, или приемочные испытания установленных видов ЭА для приемки составных ее частей, разрабатываемых совместно несколькими ведомствами. Ведомственные испытания проводятся комиссиейиз представителей заинтересованного министерства или ведомства или корпорации.
По условиям и месту проведения различают следующие виды испытаний:
− лабораторные;− стендовые;− полигонные;− натурные;− испытание с использованием модели;− эксплуатационные испытания;
• по продолжительности:
− нормальные;− ускоренные;− сокращенные;
• по виду воздействия выделяют:
− механические;− климатические;− тепловые;− радиационные;− электрические;− электромагнитные;
− магнитные;− химические;− биологические;− специальные;
• по результату воздействия различают:
− неразрушающие;− разрушающие;− на стойкость;− на прочность;− на устойчивость;
• по определяемым характеристикам:
− на надежность;− на безопасность;− на транспортабельность;− граничные испытания;
− технологические испытания.
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 4837; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!