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嘉峪檢測網 2020-05-15 18:11
隨著軍隊和研制單位對裝備的可靠性水平關注，在可靠性鑒定試驗大綱評審和試驗實施過程中，經常會出現對振動應力如何施加、何時施加等問題的分歧。GJB 899A-2009《可靠性鑒定和驗收試驗》中對水面艦船和潛艇裝備的溫度應力、濕度應力和電應力如何施加在循環剖面圖和文字說明中均給出了詳細的描述，但是振動應力具體施加的描述則不是很明確。
那么應該如何實施？
新研和有重大改進的裝備軍方越來越關注裝備水平，均要求進行可靠性鑒定試驗，以驗證其可靠性指標是否滿足研制總要求中的規定。可靠性鑒定試驗一般是在溫度/濕度/振動/電應力等多種綜合環境應力條件下進行試驗驗證。
本文結合筆者對標準的理解和工作中經驗的積累，對艦船裝備可靠性鑒定試驗中振動應力如何施加、何時施加等問題進行分析，為可靠性鑒定試驗的順利實施提供在指導和幫助。
一、試驗中如何施加振動應力
GJB 899A-2009是由美軍標MIL-HDBK-781A譯制過來，并根據中國的基本國情做了稍許修改。根據GJB 899A-2009的規定，對于水面艦船裝備，每24h隨機抽取25%的時間（即6h）施加振動應力，并以3h為一個振動循環。在3h的振動循環中，先施加10min的戰斗損壞頻譜，在其余的時間內施加運輸隨機頻譜，每20min停機10min，并以此重復進行。但是在施加運輸隨機頻譜時，則規定持續時間為22min，與前述每20min停機10min時間不一致。
因此在試驗實施過程中，經常會存在是施加20min運輸隨機頻譜后停振10min還是施加22min后再停振10min的疑惑。
在美軍標MIL-HDBK-781A《工程研制、鑒定和生產的可靠性試驗方法、方案和環境手冊》中，對艦船裝備振動應力施加的描述為：在3h的振動循環中，施加戰斗損壞頻譜10min，在3h的其余時間內施加運輸隨機頻譜，每振動20min中間間隔10min。
由此可以看出：
美軍標MIL-HDBK-781A對運輸隨機頻譜施加時間的描述與GJB 899A-2009中每20min停機10min是一致的。即都為每施加20min運輸隨機頻譜后停機10min，依此重復進行。
因此，根據MIL-HDBK-781A的規定和從保證試驗的連續性和試驗實施的簡便性考慮，我認為在進行艦船裝備可靠性鑒定試驗實施過程中，應按照如下規定施加振動應力：
1） 以3h為一個振動循環；
2） 在3h的振動循環中，先施加10min的戰斗損壞頻譜，在其余的時間內施加運輸隨機頻譜；
3） 運輸隨機頻譜每施加20min停機10min，并以此重復進行。
二、振動應力施加時機的選擇
對于振動應力在試驗剖面的何時施加，GJB 899A-2009中并未給出明確的規定，只是籠統的說明在隨機抽取的25%工作循環內施加振動應力。因此，在編制可靠性鑒定試驗大綱和試驗試驗程序時，試驗單位和研制單位技術人員經常因為振動應力應該在試驗剖面的何時施加而爭論。研制方一般在10℃~45℃之間隨機選取振動起始點，且避開中間檢測點。試驗單位一般選取在中間檢測點處開始施加振動應力。
筆者認為，試驗單位和研制單位選取的振動應力施加時機均有一定的合理性，都符合GJB 899A-2009的規定。
但是從對裝備從嚴考核的目的出發，筆者認為，振動應力的施加時機應該從以下三個方面考慮：
1）振動應力應分別施加在受試裝備低溫工作溫度和高溫工作溫度時間段；
2）振動應力的施加區間應有中間檢測點；
3）振動應力應在上限電壓或下限電壓條件下施加。
因此，振動應力施加的時機應首先選擇能同時具備上述三個條件的時間段，如上述三個條件不能同時滿足，則優先選擇能同時滿足1）和2）兩個條件的時間段。
三、振動應力施加時間長短的選擇
對受試裝備的可靠性指標進行試驗驗證一般有兩種方式：
一是在實驗室極限應力環境條件下進行考核，
二是采用內外場（即實驗室極限應力+外場常溫或實際使用環境）相結合的方法對受試裝備進行試驗驗證。
對于可在綜合試驗箱進行功能性能檢測的受試裝備，一般在實驗室極限應力條件下進行試驗驗證。對于功能復雜、性能指標較多，在綜合試驗箱內只能測試主要功能和部分性能的受試裝備，一般選取內外場相結合的方式進行考核驗證，即在內場實驗室極限應力環境條件下考核受試裝備的主要功能和部分性能指標，在外場環境條件下對受試裝備的全部功能和主要性能指標進行考核。
眾所周知，當受試裝備采用第一種試驗方式——實驗室極限環境條件下進行試驗驗證時，施加振動應力時間占總有效試驗時間的25%。但是，對于采用內外場相結合的方式對裝備進行可靠性試驗考核的情況，振動試驗時間如何施加？是按照全部試驗時間的25%施加還是按照內場試驗時間的25%施加，標準中并未給出明確答案。
筆者認為，具體按照哪個試驗時間的25%施加，應根據外場試驗的性質和條件來確定。
1）對于安裝在試驗船上進行航行試驗、設計鑒定等外場試驗，振動試驗時間應按照內場試驗時間的25%進行施加。因為受試裝備外場試驗的狀態與實際使用的狀態一致，外場試驗過程中經受的振動應力即是實際使用環境下的振動應力，不需要將外場試驗時間25%的振動時間補充到內場試驗中。
2）對于陸上聯調、系統聯調等外場試驗，試驗中受試裝備未經受振動應力，需要將外場試驗時間25%的振動時間補充到內場試驗中。
作者：陳中青，朱宜生，劉玉石，王超
作者單位：中國船舶重工集團第七二三研究所
來源：環境技術
