Моделирование напряжений деталей

Моделирование напряжения деталей — это метод в технике и особенно в электронике, позволяющий найти ожидаемое значение интенсивности отказов механических и электронных компонентов системы. В его основе лежит идея о том, что чем больше компонентов в системе и чем большую нагрузку они испытывают в процессе эксплуатации, тем чаще они выходят из строя.

Моделирование количества деталей представляет собой более простой вариант метода, в котором не учитываются напряжения компонентов.

Различные организации опубликовали стандарты, определяющие, как следует выполнять моделирование напряжений в деталях. Некоторые из электроники:

• MIL-HDBK-217 (Министерство обороны США)
• SR-332, Процедура прогнозирования надежности электронного оборудования
• HRD-4 ( Бритиш Телеком )
• SR-1171, Методы и процедуры анализа надежности системы
• и многие другие

Эти «стандарты» дают разные результаты, часто более чем в два раза, для одной и той же моделируемой системы. Различия иллюстрируют тот факт, что такое моделирование не является точной наукой. Разработчикам систем часто приходится выполнять моделирование с использованием стандарта, указанного заказчиком, чтобы заказчик мог сравнить результаты с другими системами, смоделированными таким же образом.

Все эти стандарты рассчитывают ожидаемую общую частоту отказов для всех компонентов системы, которая не обязательно соответствует частоте отказов системы в целом. Системы часто включают в себя резервирование или отказоустойчивость , чтобы они не выходили из строя при выходе из строя отдельного компонента.

Некоторые компании предоставляют программы для выполнения расчетов моделирования напряжений деталей. Также возможно моделирование с помощью электронной таблицы .

Все эти модели неявно предполагают идею «случайного отказа». Отдельные компоненты выходят из строя в случайное время, но с предсказуемой скоростью, аналогично процессу ядерного распада . Одним из оправданий этой идеи является то, что компоненты выходят из строя в результате процесса изнашивания, предсказуемого распада после производства, но срок службы отдельных компонентов широко разбросан вокруг некоторого очень длительного среднего значения. Тогда наблюдаемые «случайные» сбои — это всего лишь крайние выбросы на ранней границе этого распределения. Однако это может быть не вся картина.

Все модели используют в основном один и тот же процесс с подробными вариациями.

• Определить компоненты системы.
  • Например, R123, резистор из углеродной пленки сопротивлением 10 кОм.
• Для каждого компонента определите модель компонента , которую следует использовать, из стандартного
  • Например, «резистор пленочный, < 1 МОм» или «Разъем многоконтактный».
• Из модели компонента стандарта выясните, какой параметр сложности необходим (если таковой имеется), и найдите значение этого параметра для этого компонента.
  • Например, количество контактов для разъема или количество вентилей для чипа.
• Из стандартной модели компонента выясните, какая кривая термического напряжения применяется, и найдите значение температуры рабочей для этого компонента.
  • Частота отказов разъемов может незначительно меняться в зависимости от температуры, тогда как интенсивность отказов конденсаторов может сильно меняться.
• Из модели компонента стандарта выясните, какой параметр напряжения детали необходим, какая кривая напряжения детали применяется, и найдите значение этого параметра напряжения детали для этого компонента в этом приложении.
  • Частичным напряжением может быть приложенная мощность как часть номинальной мощности компонента или приложенное напряжение как часть номинального напряжения.
• Из модели компонента стандарта найдите базовую интенсивность отказов для этого компонента и измените ее в соответствии с параметром сложности, кривой рабочей температуры и термического напряжения, параметром напряжения детали и кривой напряжения детали с арифметикой, заданной стандартом. Это ожидаемая частота отказов для этого компонента в этом приложении.
• Сложите все результаты для каждого компонента системы, чтобы определить общую частоту отказов для всех компонентов этой системы.

Могут использоваться и другие глобальные параметры модификации, которые, как предполагается, оказывают одинаковое влияние на интенсивность отказов каждого компонента. Наиболее распространенными являются окружающая среда, например, наземная или воздушная, коммерческая и процесс обеспечения качества закупок. Стандарты определяют общие коэффициенты мультипликатора для этих различных вариантов.