1、當(dāng)前，人們已經(jīng)用壽命過程的物理模擬技術(shù)為產(chǎn)品的環(huán)境加速試驗(yàn)條件建立了戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)基礎(chǔ)。這些條件使產(chǎn)品能快速獲得的信息來實(shí)行可靠性評價與預(yù)計(jì)、技術(shù)開發(fā)以及費(fèi)用劃算和富于競爭的銷售。
　　
　　2、環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)可用作獨(dú)立種類的應(yīng)力試驗(yàn)，也可用作可靠性試驗(yàn)的組成部分。在第二種情況下，它還可以與加速可靠性試驗(yàn)的其它部分（機(jī)械、電氣等）一起使用。不過，環(huán)境加速試驗(yàn)沒有用得太頻繁。因?yàn)樵囼?yàn)室條件所獲得的結(jié)果通常與現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果不
　　
　　對應(yīng)。用包括環(huán)境試驗(yàn)在內(nèi)的普通加速試驗(yàn)方法獲得的信息通常不能很地用于可靠性評價與預(yù)計(jì)，以及用于減少產(chǎn)品的研制時間和費(fèi)用、解決其它可靠性問題。在試驗(yàn)室中，環(huán)境試驗(yàn)通常只得到一小部分好處，而并不是環(huán)境加速試驗(yàn)所能獲得的zui大好處。試驗(yàn)箱中的模擬是現(xiàn)場環(huán)境對自然產(chǎn)品影響的物理模擬。環(huán)境的物理模擬可在各種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)箱中再生：1）冷；2）熱；3）冷和熱；4）氣候箱（冷、熱和潮濕）；5）熱沖擊；6）冷、熱與振動；7）鹽霧；8）壓力（壓縮箱）；9）冷、熱與壓力；10）太陽輻射與腐蝕（熱與有害氣體）等等。如果需要，人們可以使用非標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)箱。
　　
　　3、環(huán)境加速試驗(yàn)評價條件的策略
　　
　　本文所述的環(huán)境加速試驗(yàn)方法是以試驗(yàn)室的模擬原理為依據(jù)的：溫度（包括溫度變化）、濕度、污染、輻射、空氣、水或氣壓、輸入電壓、雨水、雪和風(fēng)等等。模擬影響的種類要看試樣受到的現(xiàn)場影響的種類而定。上述環(huán)境條件對產(chǎn)品影響的結(jié)果包括：金屬腐蝕、聚合物、橡膠和木材遭受破壞，潤滑油和油漆的防護(hù)效果減弱等等。這些結(jié)果會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量（強(qiáng)度、耐磨性、易修性、失效、可靠性等）下降。
　　
　　為模擬而獲得現(xiàn)場環(huán)境對產(chǎn)品影響和信息的原理如下：
　　
　　1）在實(shí)際使用中，產(chǎn)品受到完整組合的環(huán)境因素的影響。
　　
　　2）這些環(huán)境因素是互相的。
　　
　　3）產(chǎn)品所受到的作用是環(huán)境因素相互作用的結(jié)果。
　　
　　4）產(chǎn)品所受作用的結(jié)果（失效數(shù)，可靠性）是對環(huán)境因素組合的累積反應(yīng)。
　　
　　現(xiàn)場工作條件下環(huán)境條件的作用可用試驗(yàn)箱——環(huán)境加速試驗(yàn)設(shè)備來作物理模擬。不過，人們千萬不要忘記上述原理，以便模擬之后為可靠性問題的解決而獲得的信息這種作用可用所需量度的標(biāo)準(zhǔn)來確定。例如：C／L，D／L，G／L，P／L其中，
　　
　　C為腐蝕量度
　　
　　D為聚合物、橡膠、木材等的毀壞量度
　　
　　G為潤滑油和油漆的老化量度
　　
　　P為強(qiáng)度下降量度
　　
　　L為等效于受工作條件影響的年數(shù)的數(shù)值。
　　
　　在試驗(yàn)箱中，環(huán)境因素的強(qiáng)度可以加大，試驗(yàn)室的環(huán)境數(shù)據(jù)與現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)之比可加以測定各種試驗(yàn)箱可進(jìn)行調(diào)整，以便與標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)。為了地評價加速試驗(yàn)的環(huán)境條件，試驗(yàn)箱中的模擬條件應(yīng)等效于自然條件。但實(shí)際上這兩種條件是有差別的。如果產(chǎn)品在工作條件下所受影響與試驗(yàn)室中所受影響相差不超過一個固定極限，那么，試驗(yàn)箱中受影響的結(jié)果就與現(xiàn)場的結(jié)果相對應(yīng)?，F(xiàn)場中的失效數(shù)與試驗(yàn)得的相差不超過一個預(yù)測值。本策略zui重要的方面是求出環(huán)境加速試驗(yàn)的*條件。
　　
　　首先，必須考慮兩個基本問題。*，試驗(yàn)箱不能模擬與現(xiàn)場相同的過程，它們只能模擬這些過程的基本特性：AB其中，“A”為現(xiàn)場中特性影響的組合（濕度，溫度，污染等等）；“B”為試驗(yàn)箱中特性影響的組合。
　　
　　第二個問題是試驗(yàn)箱模擬現(xiàn)場環(huán)境影響所允許的誤差值。
　　
　　試驗(yàn)箱中狀態(tài)與現(xiàn)場的適配性可用下列方法來確定：
　　
　　根據(jù)假定的偏差，得出：
　　
　　（C／L）n－（C／L）s］≤Δ1
　　
　?。郏≒／L）n－（P／L）s］≤Δ2；
　　
　?。郏℅／L）n－（G／L）s］≤Δ3；
　　
　?。郏―／L）n－（D／L）s］≤Δ4；
　　
　　其中，Δ1、Δ2、Δ3和Δ4為金屬、油漆、聚合物和潤滑油老化假定的偏差；
　　
　　“n”和“s”為自然環(huán)境的等級與試驗(yàn)箱模擬等級。
　　
　　如果我們從環(huán)境加速試驗(yàn)中獲得的結(jié)果表明Δ1、Δ2、Δ3和Δ4不大于允許誤差，
　　
　　我們就能評價它們對產(chǎn)品的影響。如果不是這樣，我們就必須改進(jìn)試驗(yàn)狀態(tài)。
　　
　　環(huán)境條件的物理模擬的基本步驟如下：
　　
　　1）分析產(chǎn)品在實(shí)際使用中受到的輸入環(huán)境影響；
　　
　　2）分析哪一種影響是重要的；
　　
　　3）擬定和使用模擬所需的試驗(yàn)室條件。
　　
　　環(huán)境加速試驗(yàn)條件的選擇可通過試樣在現(xiàn)場中的工作和貯存情況的分析來進(jìn)行評價。因此，評價現(xiàn)場影響的統(tǒng)計(jì)特性的效應(yīng)至關(guān)重要，人們需要這種效應(yīng)來建立試驗(yàn)箱模擬條件的物理模型。
　　
　　例如，筆者所獲得的試驗(yàn)結(jié)果顯示，如果試驗(yàn)箱中狀態(tài)（環(huán)境條件）參數(shù)如下：
　　
　　溫度＝30℃
　　
　　濕度＝90%
　　
　　每隔55分鐘噴灑含0.01NKCL的水溶液5分鐘，在此試驗(yàn)箱中的金屬腐蝕可用下式計(jì)算：
　　
　　C＝0.546·Nw0.97其中C＝金屬腐蝕量（g／cm2）；Nw＝潤濕數(shù)（Nw＝100－500），0.97＝試驗(yàn)系數(shù)
　　
　　4、太陽輻射對聚合物和橡膠的影響機(jī)理以及這些影響的模擬
　　
　　下列各種環(huán)境影響的研究較少，因此，我們集中討論這些因素。
　　
　　4.1輻射對聚合物質(zhì)量受損的影響
　　
　　輻射是現(xiàn)場中聚合物受損的其中一個基本環(huán)境因素。
　　
　　地面上太陽輻射的日光包括：
　　
　　——波長達(dá)290～400nm的紫外線（UV）部分（占共輻射能的5.5%）；
　　
　　——波長達(dá)400～750nm的可視輻射部分（占共輻射能的40%）；
　　
　　——波長超過750nm的紅外（IR）部分（占共輻射能的54.5%）
　　
　　由于有氧氣的情況下吸收太陽輻射導(dǎo)致的光氧化過程，聚合物的性質(zhì)受到破壞。
　　
　　在若干氣候區(qū)內(nèi)，生物因素也會對聚合物產(chǎn)生負(fù)面影響。這些因素包括霉菌、昆蟲和嚙齒動物。這些因素在熱帶地區(qū)所起的作用特別明顯，霉菌可分泌出分解聚合物的產(chǎn)物，某些種類的昆蟲還會吃聚合物材料。太陽輻射導(dǎo)致聚合物受損的基本原因是UV輻射的作用。UV輻射導(dǎo)致顏料的薄膜生成、光氧化和化學(xué)變化，結(jié)果造成光澤損耗和變色。大氣條件下的太陽輻射可導(dǎo)致溫度升高，溫度升高又會使聚合物的物理與化學(xué)特性發(fā)生變化。這些變化過程是在70℃以上溫度下發(fā)生的，但溫度和輻射的同步作用可加速這些變化過程。濕度（空氣、雨、雪、霧等）也會對聚合物的物理和化學(xué)特性產(chǎn)生負(fù)面影響。因濕度造成的聚合物的化學(xué)變化取決于水解和光致水解過程。通過提高濕度、溫度以及酸堿污染程度就可加速水解過程。降低聚合物耐光性的基本環(huán)境因素是太陽輻射、溫度和濕度。
　　
　　4.2使聚合物和橡膠毀壞的化學(xué)因素
　　
　　太陽輻射能足以分解某些種類的化學(xué)粘合劑。此外，光與氧氣可使有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生自由基或過氧化物，這樣就有可能使有機(jī)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化。例如，聚合物可在3個月后開始變壞，一年之后其強(qiáng)度可下降50%。PVC經(jīng)過3個月的太陽輻射之后也開始變壞，使之變壞zui有效的是波長達(dá)220～250nm的輻射，在有污染的情況下，破壞作用隨波長的增加而加大。在大氣氧氣、臭氧、熱和太陽輻射的作用下，橡膠也會受到破壞。在大氣條件下，橡膠會失去延展性，太陽輻射可把這個過程加速5倍或更多倍。波長接近300nm的日光可加速橡膠的氧化，并破壞其磁化特性。因此，太陽輻射對聚合物的作用可導(dǎo)致強(qiáng)度和粘性的*損耗。
　　
　　4.3太陽模擬的光源
　　
　　電燈可提供大部分日光源，現(xiàn)有耐久白色燈泡和氣體放電燈泡供試驗(yàn)使用。后一種對于加速試驗(yàn)箱來說是較為理想的。與耐久白色燈泡相比，它們的光效率高5～10倍，耐久性高10～20倍。輻射光譜也較為理想。
　　
　　對于各種氣候放電燈泡的加速環(huán)境試驗(yàn)來說，是用氙燈，它們有下列優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　——功率范圍較大；
　　
　　——輻射光譜包括UV、IR和可視區(qū)（在可視區(qū)中，光譜離太陽光相差不遠(yuǎn)）；
　　
　　——網(wǎng)絡(luò)的功率系數(shù)1；
　　
　　——能在較大環(huán)境溫度范圍內(nèi)工作而不改變特性；
　　
　　——在生態(tài)學(xué)上得到認(rèn)可；
　　
　　——可通過冷卻或真空來保持穩(wěn)定性；
　　
　　——可容許短暫的超載；
　　
　　——可通過保持輻射分布的穩(wěn)定性來調(diào)整功率；
　　
　　——可防止爆炸。
　　
　　必須規(guī)定有UV光束的高頻試驗(yàn)。為了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，試驗(yàn)裝置中應(yīng)裝有低功率UV燈。
　　
　　55、環(huán)境加速試驗(yàn)的設(shè)備與方法
　　
　　許多不同種類的試驗(yàn)箱現(xiàn)已廣泛用環(huán)境加速試驗(yàn)中。
　　
　　例如，汽車工業(yè)就有：
　　
　　——熱帶條件模擬試驗(yàn)箱。這種設(shè)備可提供溫度和濕度調(diào)整的可能性，調(diào)整范圍為20℃／30%～55℃／97%。這種設(shè)備通常有一條氣動管來產(chǎn)生速度相當(dāng)于車速（1／100哩／小時）的風(fēng)，并采用了太陽輻射與熱大氣輻射（0～1100KKal／m2hr，地面級）模擬器以及保護(hù)裝置（0～80℃）。
　　
　　——低溫試驗(yàn)設(shè)備。這種設(shè)備通?？赡M＋10～－40℃的溫度和高達(dá)95%的空氣濕度。這種試驗(yàn)用來檢驗(yàn)發(fā)動機(jī)在低溫條件下的初始質(zhì)量，還用來分析汽車在低溫條件下的工作特性、供油系統(tǒng)以及潤滑和保護(hù)狀態(tài)。
　　
　　——全天候試驗(yàn)箱。這種試驗(yàn)箱有溫度（－40～＋55℃）和濕度（30%～99%）調(diào)整系統(tǒng)。這種試驗(yàn)箱通常有這些條件下的熱輻射裝置：大氣（0～1200KKal／m2h，地面級）、道路表面（0～80℃）、雪（15kg／m2hr）、雨（200mm／hr）、污染、UV輻射等，并還有氣動管和功率吸收裝置。這種多功能設(shè)備有助于測定不同氣候條件下汽車的工作特性。
　　
　　——可模擬環(huán)境和振動條件的試驗(yàn)箱。汽車電子設(shè)備有下列各種試驗(yàn)：
　　
　　1）高溫貯存試驗(yàn)；
　　
　　2）高溫壽命試驗(yàn)；
　　
　　3）靠溫度和振動條件實(shí)施的長期動態(tài)試驗(yàn)；
　　
　　4）熱沖擊試驗(yàn)等等。
　　
　　汽車工業(yè)所用的試驗(yàn)設(shè)備的容積為0.5～500m3。
　　
　　6、環(huán)境條件模擬技術(shù)開發(fā)的趨勢
　　
　　為了獲得準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，許多公司都采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備。
　　
　　目前，研究人員和設(shè)計(jì)師正在繼續(xù)開發(fā)現(xiàn)場環(huán)境條件的模擬技術(shù)，特別是物理模擬技術(shù)，以獲得更的信息來解決產(chǎn)品的各種可靠性與維修性問題。產(chǎn)品在現(xiàn)場使用中，會受到經(jīng)復(fù)雜組合的環(huán)境條件的影響。這些影響互相，它們在產(chǎn)品上所起的作用是各種影響相互作用的結(jié)果。為了在試驗(yàn)室中模擬產(chǎn)品所經(jīng)受的實(shí)際環(huán)境條件，人們不可能非常地獲得加速試驗(yàn)結(jié)果。因此，這樣獲得的信息對于實(shí)際失效數(shù)的評價與預(yù)計(jì)來說并不充足。這樣，要想對產(chǎn)品實(shí)行很的可靠性評價和預(yù)計(jì)是不容易的。在這種情況下，環(huán)境條件的物理模擬技術(shù)的開發(fā)就尤其重要。為此，“三文治”型氣候試驗(yàn)箱，這些試驗(yàn)箱可模擬4個基本環(huán)境參數(shù)：溫度、濕度、污染（包括鹽霧）和太陽輻射。它們可用于單獨(dú)樣品、零件、組件和整機(jī)的加速環(huán)境試驗(yàn)。這些試驗(yàn)箱有專門的系統(tǒng)來模擬、調(diào)整和控制環(huán)境參數(shù)即溫度、濕度、污染與太陽輻射。它們還有通風(fēng)與冷卻系統(tǒng)，廢水與腐蝕性蒸氣排放系統(tǒng)，噴灑系統(tǒng)以及電源與報(bào)警系統(tǒng)。
　　
　　這些試驗(yàn)箱的部分技術(shù)數(shù)據(jù)如下：
　　
　　溫度范圍：5～60±1℃
　　
　　濕度范圍：40～97±3%.
　　
　　溫度變化速率：0.7℃／min
　　
　　太陽輻射范圍：光譜范圍28～400nm（42W／m2）
　　
　　污染：以鹽水和氨溶液等噴灑。
　　
　　今天，我們所作的加速環(huán)境試驗(yàn)的加速系統(tǒng)相當(dāng)于實(shí)際壽命試驗(yàn)的15～25倍。