ГОСТ Р 51372-99

МЕТОДЫУСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ АГРЕССИВНЫХ И ДРУГИХСПЕЦИАЛЬНЫХ СРЕД ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, МАТЕРИАЛОВ И СИСТЕМ МАТЕРИАЛОВ

Общие положения

ГОССТАНДАРТ РОССИИ

Москва

СОДЕРЖАНИЕ

ГОСТ Р 51372-99

Дата введения 2000-07-01

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕНТехническим комитетом по стандартизации ТК 341 «Внешние воздействия»Госстандарта России

2. ПРИНЯТ ИВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 29 ноября 1999 г. №442-ст

3. Настоящийстандарт соответствует международным стандартам МЭК 60068-2-42-82 «Основныеметоды испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Глава 42.Испытание Кс. Испытание контактов исоединений на воздействие двуокиси серы», МЭК 60068-2-43-79 «Основные методыиспытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Глава 43.Испытание Kd. Испытание контактов и соединенийна воздействие сероводорода», МЭК 60068-2-46-82 «Основные методы испытаний навоздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Глава 46. Руководство по испытаниюKd. Испытание контактов и соединений на воздействиесероводорода», МЭК 60068-2-49-83 «Основные методы испытаний на воздействиевнешних факторов. Часть 2. Испытания. Глава 49. Руководство по испытанию Кс. Испытание контактов и соединений навоздействие двуокиси серы», ИСО 10062-91 «Испытания на коррозионную стойкость вискусственной атмосфере при низких концентрациях загрязняющих газов» сдополнительными требованиями, отражающими потребности экономики страны

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Настоящий стандартявляется частью комплекса стандартов «Методы испытаний на стойкость к внешнимвоздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий» (группастандартов ГОСТ 30630), состав которого приведен в ГОСТ30630.0.0-99, приложениеЕ.

Настоящий стандартсоответствует международным стандартам, указанным в предисловии. При этомнастоящий стандарт дополняет и уточняет методы проведения испытаний, ихклассификацию и состав, увязывая методы (режимы) испытаний с условиями и срокамиэксплуатации изделий и охватывая всю совокупность технических изделий, что внастоящее время не имеется в международных стандартах, относящихся к внешнимвоздействующим факторам.

В связи с указанным внастоящее время невозможно полное использование публикаций международныхстандартов по внешним воздействиям в качестве государственных стандартов.

В разработке стандартапринимал участие М.Л. Оржаховский (руководитель), академик Академии проблемкачества Российской Федерации.

Общие положения

1. Область применения

Настоящий стандартраспространяется на машины, приборы и другие технические изделия (далее -изделия); полимерные материалы, металлы и сплавы (далее - материалы); детали иузлы из них, полимерные системы электрической изоляции (далее - системы материалов);защитные покрытия от коррозии (далее - покрытия), применяемые в этих изделиях.

Стандарт устанавливаетобщие положения к методам исследовательских ускоренных испытаний надолговечность и сохраняемость в условиях воздействия агрессивных сред.

Требования разделов 4- 9и приложенийА - И настоящегостандарта в части методов определения или подтверждения (контрольные испытания)показателей долговечности и сохраняемости являются обязательными, какотносящиеся к требованиям безопасности.

2. Нормативные ссылки

В настоящем стандартеиспользованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ9.083-78 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытиялакокрасочные. Методы ускоренных испытаний на долговечность в жидкихагрессивных средах

ГОСТ6433.2-71 Материалы электроизоляционные твердые. Методы определенияэлектрического сопротивления при постоянном напряжении

ГОСТ6433.3-71 Материалы электроизоляционные твердые. Методы определенияэлектрической прочности при переменном (частоты 50 Гц) и постоянном напряжении

ГОСТ6433.4-71 Материалы электроизоляционные твердые. Методы определениятангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости причастоте 50 Гц

ГОСТ10518-88 Системы электрической изоляции. Общие требования к методамускоренных испытаний на нагревостойкость

ГОСТ15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения дляразличных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения итранспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ16350-80 Климат СССР. Районирование и статистические параметрыклиматических факторов для технических целей

ГОСТ22372-77 Материалы диэлектрические. Методы определения диэлектрическойпроницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне частот от 100до 5·10⁶ Гц

ГОСТ24104-88 Весы лабораторные общего назначения и образцовые. Общиетехнические условия

ГОСТ25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметрыи размеры

ГОСТ25870-83 Макроклиматические районы земного шара с холодным и умереннымклиматом. Районирование и статистические параметры климатических факторов длятехнических целей

ГОСТ 26883-86Внешние воздействующие факторы. Термины и определения

ГОСТ30630.0.0-99 Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим фактораммашин, приборов и других технических изделий. Общие требования

ГОСТР 51369-99 Методы испытаний на стойкость к климатическим внешнимвоздействующим факторам машин, приборов других технических изделий. Испытаниена воздействие влажности*

* См. введение.

3.Определения

В настоящем стандарте применяют следующие термины ссоответствующими определениями:

3.1. полимернаясистема: Полимерный материал или совокупность полимерных материалов,рассматриваемых в сочетании с присоединенными неполимерными деталямиприменительно к конкретному типу серии или части изделия¹⁾.

¹⁾ Аналогично определяют срокслужбы материалов или систем изоляции в изделии.

3.2. системаэлектрической изоляции: Изоляционный материал или совокупность изоляционныхматериалов, рассматриваемых вместе с относящимися к ним токоведущими частями,применительно к отдельному типу, типоразмеру или части электротехническогоизделия (ГОСТ10518, приложение 1)

3.3. ресурс материаловили систем материалов: Суммарное время, в течение которого материал илисистема материалов могут выполнять свои функции в работающем изделии.

3.4. сроксохраняемости в эксплуатации материалов, систем материалов: Суммарноевремя, в течение которого материалы или системы материалов могут выполнять своифункции при воздействии факторов внешней среды на находящееся в нерабочемсостоянии изделие; последнее при этом может периодически включаться для работы.

3.5. сроксохраняемости образцов материалов или систем материалов: Условное понятие,выражающееся временем, в течение которого критерии отказа материалов или системматериалов превышают установленное критическое значение в условиях испытаний²⁾.

²⁾ Аналогично определяют срок службы или ресурсобразцов материалов или системы изоляции.

3.6. агрессивнаясреда: Среда, обладающая кислотным, основным или окислительным действием ивызывающая разрушение (или ухудшение параметров) материалов и (или) изделий.

3.7. греющеесяизделие: Изделие, у которого превышение температуры самой теплой точки егоотдельных узлов, чувствительных к температуре, влажности, агрессивной среде,или изделия в целом над температурой внешней среды (при нагрузке,соответствующей верхнему значению температуры внешней среды) составляет 10°С иболее, или у которого превышение температуры поверхности, измеренной в условияхсвободного обмена воздуха после достижения теплового равновесия, надтемпературой внешней среды при той же нагрузке составляет 5°С и более³⁾ (ГОСТ15150).

³⁾ В некоторой нормативной документации -тепловыделяющее изделие или тепловыделяющий образец.

3.8. критерий отказа: Параметр,определяющий работоспособность изделия, систем материалов, покрытия, материала⁴⁾.

⁴⁾ В некоторой нормативной документации -характеристика или характеристический показатель.

3.9. критическоезначение критерия отказа: Предельное значение критерия отказа, при которомизделие, система материалов, покрытия, материал еще удовлетворяют предъявленнымк нему требованиям в условиях эксплуатации, хранения до ввода в эксплуатациюили испытания⁵⁾.

⁵⁾В некоторой нормативнойдокументации - критерий конечной точки.

3.10. отказ системыматериалов: Первый отказ любого элемента системы материалов.

3.11. срок L: Срок сохраняемости до ввода в эксплуатацию или жечасть срока службы, или весь срок службы, в течение которых агрессивная средавоздействует на систему материалов, изделие, покрытие, материал, температураповерхности которых равна температуре внешней среды или превышает ее более чемна 5°С. В частности, для периода эксплуатации срок L определяется:

- для греющихся изделий(в т.ч. деталей, нагрев которых является следствием выделения тепла готовымизделием или конструкцией при работе по назначению) - сроком сохраняемости вэксплуатации;

- для негреющихся деталей- сроком службы;

- для покрытий, основноеназначение которых состоит в защите от воздействия агрессивной среды, -ресурсом.

3.12. эффективноезначение: По ГОСТ 26883 и ГОСТ15150.

3.13. коэффициентускорения испытаний: Величина, показывающая, во сколько раз уменьшаетсязначение показателей долговечности или срок сохраняемости при испытанияхотносительно заданных значений показателей долговечности или срокасохраняемости в эксплуатации или при хранении до ввода в эксплуатацию.

Примечание - На практике прииспытаниях для подтверждения заданных (в частности, гарантийных) сроков подкоэффициентом ускорения понимают величину, равную указанной выше ипоказывающую, во сколько раз уменьшается время испытаний по сравнению сзаданным сроком или сроком эксплуатации или сохраняемости.

4.Сущность метода

4.1. Ускорение испытаниядостигают ужесточением (форсированием) воздействия испытательных факторов, заисключением механических.

4.2.Ускоренные испытания на долговечность и сохраняемость проводят путемэкспериментального определения зависимости срока L отзначений основных воздействующих факторов внешней среды: температуры,относительной влажности воздуха, концентрации агрессивной среды.

По результатам определения этой зависимости стребуемой доверительной вероятностью могут быть установлены:

- срок L среднийили гамма-процентный (ресурс или срок службы, или срок сохраняемости) призаданных значениях (постоянных или переменных) основных воздействующих факторов;

- значения основныхвоздействующих факторов, при которых допустима эксплуатация изделий призаданном сроке L;

- графикизависимости срока L от основных воздействующих факторов, могущие служитьаттестованными нормативно-справочными данными о свойствах материала, покрытия,системы материалов, изделия;

- режим ускоренных контрольных испытаний при одном значенииосновных воздействующих факторов;

- прогнозированиезависимости изменения значений параметра-критерия отказа от продолжительностидействия заданных значений основных воздействующих факторов (с учетомустановленных в настоящем стандарте ограничений).

Для жидких средтребования, установленные в настоящем стандарте для относительной влажности, неучитывают.

4.3 Зависимость срока L от основных воздействующих факторовопределяют по формулам:

или

где А, А',В, В', m, п - постоянные коэффициенты,определяемые экспериментально по методам настоящего стандарта;

Т - температура,К;

η - относительная влажность, %;

С - концентрация агрессивной среды, г/м³ или %.

Необходимоучитывать, что для каждого материала, покрытия или системы материалов можетбыть получено более одной зависимости срока L отосновных воздействующих факторов, при этом каждая зависимость определяетсявыбранными критериями, их уровнями, а также видами и уровнями другихиспытательных воздействий.

Если математическаяфункция зависимости параметра-критерия отказа от времени воздействияагрессивной среды может быть представлена в виде прямой линии, вместо срока L можетбыть применена скорость (b₂) изменения указанной функции сучетом того, что b₂= K₁/L, где К₁-постоянная величина.

4.4. Испытания проводятследующими методами:

I - испытания до наступления отказа всехобразцов с последующей экстраполяцией полученной зависимости срока L отвеличины внешних воздействующих факторов в область эксплуатационного значенияфактора;

II - испытания путем определениязависимости величины параметра-критерия отказа от продолжительности воздействияиспытательных факторов с последующей экстраполяцией по начальной частизависимости до критического параметра-критерия отказа;

III - испытания до наступления отказачасти образцов.

5.Общие положения

5.1.Методы ускоренных испытаний применяют для определения долговечности исохраняемости в средах, содержащих:

- один агрессивныйкомпонент (помимо кислорода воздуха);

- несколько агрессивныхкомпонентов, если заранее известно, что только один агрессивный компонент(помимо кислорода воздуха) вызывает отказы изделия. В этом случае действиемостальных компонентов пренебрегают и испытания проводят в среде компонента,вызывающего отказы.

В других случаяхмногокомпонентных агрессивных сред эти методы могут быть применены, если всекомпоненты, кроме одного, содержатся в испытательной среде при рабочейконцентрации.

5.2. Методы, изложенные внастоящем стандарте применяют для изделий, эксплуатирующихся в агрессивныхсредах. Эти методы могут быть применимы также для изделий, эксплуатирующихся вдругих средах, например:

- в газовых заполнениях(гелий, аргон, азот и др.); в этом случае испытания проводят при давлении ивлажности среды, при которых требуется определить долговечность исохраняемость;

- во влажном воздухе вслучаях, когда действие влажности не сопровождается химическим взаимодействиемс материалами.

Примечание - При эксплуатации (илииспытании) узлов и деталей, работающих в агрессивной среде под воздействиемпостоянного электрического напряжения (за исключением герметизированных узловили деталей) или под напряжением 3000 В и более, могут наблюдатьсядополнительные факторы, не учтенные в методах испытания настоящего стандарта.

Методы, изложенные внастоящем стандарте, не предназначены для проверки электроизоляционных панелей(или материалов для них) электротехнических изделий на возможность образованиятокопроводящих мостиков при длительной эксплуатации изделий в газовых средах.Долговечность в этих случаях обеспечивается правильным выбором материаловпанелей.

5.3. Настоящий стандартсодержит требования, общие для различных видов материалов, систем материалов,покрытий и изделий. Для испытания конкретных групп и видов материалов, системматериалов, покрытий и изделий должны быть разработаны соответствующие методы,конкретизирующие требования настоящего стандарта применительно к конкретнымобъектам испытаний или другой нормативной документации (далее - НД на методыиспытаний).

5.4. В НДна методы ускоренных испытаний должны быть установлены результаты выполненияследующих этапов работ:

- для материалов,покрытий, систем материалов - выбор формы образца:

- для готовых изделий -выбор узлов, наиболее подверженных воздействию данной среды;

- определение критериевотказа, характеризующих стойкость к воздействию агрессивной среды;

- выбор критическихзначений критериев отказа;

- выбор видов,последовательности и способов приложения испытательных факторов;

- выбор плана и режимовиспытаний, периодичности контроля показателей критериев отказа в процессеиспытания, последовательности и контроля параметров после испытаний.

5.5. В НДна методы ускоренных испытаний конкретных материалов или покрытий способыприложения и виды воздействующих факторов, критерии отказа и формы образцадолжны соответствовать преимущественному применению материалов или покрытий вконструкции. Если возможно несколько основных применений материала илипокрытия, то могут быть разработаны несколько методов испытаний.

При испытании материаловв виде образцов по методам испытаний материалов результаты испытаний используютдля предварительной оценки долговечности материалов. Для определениядолговечности и сохраняемости материалов в составе изделия должны бытьпроведены испытания материалов в составе покрытий или систем материалов пометодам испытаний покрытий или систем материалов, если иное не указано в НД наиспытания материалов.

5.6.Испытания проводят при нескольких значениях температуры и относительнойвлажности среды, увеличенных по сравнению со значениями (для воздушной среды -по сравнению с рабочими или эффективными значениями сочетаний влажности итемпературы воздуха, установленных в соответствующей НД), а также принескольких концентрациях агрессивной среды, ужесточенных (как правилоувеличенных) по сравнению с верхним рабочим или эффективным значением,установленным в НД на материалы, покрытия или изделия. Допускается прииспытаниях не изменять значения одного или двух внешних воздействующих факторовпо сравнению с рабочим или эффективным значениями в зависимости от особенностеймеханизма наступления отказа конкретных материалов, покрытий, систем материаловили изделий.

6.Методы отбора образцов

6.1. В НДна методы испытаний конкретных материалов, покрытий или систем материаловдолжны быть даны соответствующие указания по конструкции образцов для испытанийи способам их подготовки. Размеры образцов выбирают с учетом размеров реальныхконструкций, где предполагают применять материал или сочетание материалов. Приэтом размеры испытуемых образцов конструкций должны, по возможности,приближаться к реальной конструкции (выбранной в качестве типовой для данноговида изделий) с учетом экономических соображений и удобства проведенияиспытаний.

6.2. При испытанииматериалов проверяют как отдельные материалы, так и простые комбинацииматериалов (например, пропитанные эмалированные провода, пленкокартон). Прииспытаниях покрытий учитывают влияние подложки.

6.3. Дляиспытаний систем материалов следует применять макеты или узлы изделий.Конструкция макетов должна воспроизводить основные элементы конструкции готовыхизделий или их реальных узлов. Конструкция макетов и узлов должна позволятьимитировать основные эксплуатационные воздействия, способствующие старению илиего выявлению.

Допускается проводитьиспытания готовых изделий с оценкой отдельных узлов или изделия в целом.

При испытаниигерметизированных изделий, которые в эксплуатации не подлежат разгерметизации вагрессивных средах, испытывают только наружные детали, включая оболочку,обеспечивающую герметизацию.

6.4. В НД на методыиспытаний должны быть предусмотрены контрольные испытания, которым до началаиспытаний на долговечность и сохраняемость подвергают образцы для проверки ихкачества и идентичности.

6.5. Испытания проводятна образцах, не подвергавшихся старению или износу в эксплуатации или прииспытаниях, имитирующих эксплуатацию.

Испытанияэлектроизоляционных материалов и систем, а также других материалов, покрытий,систем материалов для греющихся изделий, ресурс которых при нагрузке,вызывающей нагрев материала, покрытия, системы материалов, составляет 10 - 40тыс. ч, проводят также на образцах, подвергнутых старению на 50 и 80 % ресурса.Это требование не распространяется на неорганические материалы и системы этихматериалов, не содержащие органических или элементоорганических компонентов.Рекомендуется проводить такие испытания на образцах неэлектроизоляционных полимерныхматериалов и систем материалов.

Ускоренное тепловоестарение проводят циклическим методом, подвергая образцы попеременномувоздействию температуры и влажности и, если требуется, воздействию механическихфакторов. Режимы воздействия температуры выбирают по ГОСТ10518, при этом лакокрасочные покрытия условно относят к томутемпературному индексу электроизоляционного материала, которому соответствуеттемпература эксплуатации лакокрасочного покрытия, указанная в его обозначении.Методы воздействия влажности - по ГОСТР 51369, но при этом режим увлажнения выбирают по таблице 1 настоящегостандарта в зависимости от условий эксплуатации материала, покрытия, системыматериалов.

Таблица 1

Выбор режимов увлажнения

6.6. В НДна методы испытания должно быть указано минимально допустимое число образцов,требуемое для получения необходимой статистической достоверности результатов.При выборе числа образцов учитывают требования раздела 5.

6.7 Дляиспытаний должны применяться материалы или покрытия из одной партии, однородныепо верхнему виду и удовлетворяющие соответствующим требованиям. Для проверкитождественности результатов рекомендуется проводить повторные испытанияобразцов, в которых применены материалы из других партий.

6.8. Маркировка образцовдолжна быть четкой, содержать четкое различие в процессе испытаний и оценки, неповреждаться в процессе испытаний и не искажать результатов испытаний.

7. Испытательное оборудование, материалы, реактивы

7.1. Испытательная камерадолжна позволять поддерживать в месте расположения образцов температуру спогрешностью ±2°С; допускаются отдельные кратковременные - не более 15 мин за 6ч - отклонения ±5°С. Перепад температуры внутри камеры в месте расположенияобразцов не должен превышать 2°С.

7.2. Камера для испытанийв газовых агрессивных средах дополнительно должна удовлетворять следующимтребованиям:

- позволять поддерживатьконцентрацию агрессивного газа с погрешностью ±25 % величины концентрации прииспытаниях и относительную влажность с погрешностью ±5 %;

- иметь устройства дляперемешивания среды со скоростью 1 - 2 м/с, устройства для отбора проб среды,ввода среды, извне, эвакуации среды по окончании испытаний;

- обеспечиватьравномерность поступления газа в камеру и не допускать попадания струи газа наобразцы.

7.3. Камера принеобходимости должна иметь устройства для электрических вводов для проведенияизмерений и (или) для обеспечения работ изделий, а также устройство дляизмерения температуры воздуха или газовой среды.

7.4. Камера влажностидолжна обеспечить испытательный режим с отклонениями, не превышающими указанныев ГОСТ30630.0.0 .

7.5. Химические реактивыдолжны быть квалификации ч. или - для создания специальной среды - х. ч. или ч.д. а. - для контроля специальной среды.

7.6. Стойки и штативы дляразмещения образцов должны быть изготовлены из материалов, стойких квоздействию соответствующих видов газообразных агрессивных сред.

7.7. Испытательноеоборудование и приборы должны быть аттестованы и проверены в соответствии сустановленным порядком.

8.Проведение испытаний

8.1.Перед началом испытаний проводят подготовку устройств и приспособлений. Еслииспытания должны проводится в газообразных средах, рекомендуемый порядокобработки указан в 8.1.1 - 8.1.5.

8.1.1. Камеру выводят наиспытательный режим без размещения в ней образцов.

8.1.2. Замеры параметровиспытательного режима на соответствие заданным значениям проводят периодически.Периодичность замеров устанавливают в зависимости от изменения концентрации,температуры и относительной влажности агрессивной среды.

8.1.3. В процессеобработки режима проводят необходимые корректировки заданных значенийконцентрации, температуры и относительной влажности агрессивной среды.

8.1.4. Установленныйиспытательный режим поддерживают не менее 24 ч, периодически контролируя егопараметры. Затем камеру отключают.

8.1.5. Предварительнуюотработку режима допускается не проводить перед испытаниями новой партииобразцов, если испытание предыдущей партии проводилось в том же режиме, аперерыв между испытаниями не превышал длительности этого режима.

8.2. Образцы размещают вкамере и выводят ее на испытательный режим. Время начала испытательного цикласчитают с момента достижения в камере требуемых параметров воздействующихфакторов.

Образцы рекомендуетсязагружать в предварительно прогретую камеру. При проведении испытаний в газовойсреде образцы в камере размещают таким образом, чтобы агрессивный газ могсвободно обдувать их; после загрузки образцов повышают относительную влажностьдо заданного значения и в камеру подают агрессивный газ. В одной испытательнойпартии не должно быть образцов, выделяющих агрессивные продукты деструкции,способные вызвать повреждение соседних образцов.

8.3. Испытания проводятциклически, с повторяющимися циклами. Каждый цикл состоит из:

- совместного воздействияосновных факторов;

- одновременного или попеременноговоздействия дополнительных испытательных факторов, имитирующих другие (посравнению с 1.2) эксплуатационные факторы.

Следует учитывать, чтоодинаковые факторы могут либо вызывать разрушение, либо только выявлять ужепроизведенное разрушение (диагностические факторы) в зависимости от значения ипродолжительности действия фактора, его сочетания с другими факторами ипоследовательности приложения испытательных воздействий.

Допускается проводитьнециклические испытания, если заранее известно, что разрушение вызывают толькоодновременно воздействующие испытательные факторы, а остальные факторы толькоего выявляют. При испытании в газообразных средах допускаются перерывы не более24 ч на каждый период испытаний продолжительностью не менее 10 сут. Образцыдолжны находится в закрытой камере, освобожденной от испытательной среды. Времяперерыва не включают в продолжительность испытаний. При продолжительностииспытаний менее 10 сут перерывы не допускаются.

8.4. В НД на методыиспытаний должны быть указаны виды и последовательность приложенияиспытательных факторов. Например, для полимерных систем (в т.ч. системэлектрической изоляции), предназначенных для эксплуатации с воздействиемдинамических механических воздействий в воздушной среде, содержащей агрессивныегазы, предпочтительно следующая последовательность: приложение основныхфакторов по 4.2,механические воздействия, увлажнение как диагностический фактор, контрольпараметров-критериев отказа (для электроизоляционных систем - приложениеиспытательного напряжения).

8.5. Покаждому из основных видов воздействующих факторов следует получить не менеетрех экспериментальных режимов, причем один режим может быть общим длянескольких видов воздействующих факторов. Для этого проводят три или болеесерий испытаний. В каждой серии один из воздействующих факторов при каждомиспытании изменяют, остальные сохраняют неизменными, что позволяет определитьзависимости:

lg L = f(lg С) при η = const; Т - const;

lg L = φ(lg η) при С = const; T= const;

lg L = ψ(Т) при η = const; С = const,

или в соответствии с 1.3зависимости lg b₂ = f₁(lg С); lg b₂= φ(lg η); lg b₂= ψ(T).

8.6. Общее числоиспытательных режимов, необходимых для определения влияния основныхвоздействующих факторов, должно быть не менее семи.

Если испытания всоответствии с 5.6проводят при одном значении одного или двух факторов внешней среды, то проводятсоответственно две или одну серию испытаний. При этом общее число испытательныхрежимов должно быть не менее пяти или трех соответственно.

Возможно нескольковариантов планов проведения эксперимента, указанных в приложенииА.

8.7. Привыборе граничных (как правило максимальных) испытательных значенийограничиваются значениями, при которых один доминирующий процесс разрушениязаменяется другим. Эти граничные значения допускается определять при помощикосвенных критериев. При этом следует учитывать, что изменение процессаразрушения, определенное по косвенному критерию, не всегда воспроизводится приопределении по прямому критерию. Если граничное значение фактора неизвестно, допускаетсяпроводить испытания по 8.8 и 9.3.

Если материалы, покрытияили системы материалов предназначены для эксплуатации в воздушной среде принормальных рабочих значениях температуры и влажности, то для проведенияиспытаний предпочтительно выбирать температуры из ряда 40, 50, 60, 70, 80, 90,100°С, относительной влажности из ряда 65, 80, 95, 100 % и не менее трехзначений концентрации агрессивного газа. Крайние значения диапазонаиспытательных концентраций выбирают в зависимости от нормированного верхнегорабочего значения концентрации с учетом возможности экстраполяции (см. 6.1).Например, при верхнем рабочем значении С= 0,005 г/м³ испытательные концентрации принимают в диапазоне 0,1 -100 г/м³. См. также приложениеЛ.

8.8. Еслизависимость среднего логарифмического срока L (илилогарифма средней скорости b₂)от какого-либо из воздействующих факторов, определенная по 8.5 ивычисленная по формуле(2), резко отлична от линейной, для окончательного установленияхарактера этой зависимости от данного фактора проводят дополнительныеиспытания. Эти испытания проводят не менее чем при двух значенияхиспытательного фактора, не совпадающих с прежними значениями (предпочтительно,чтобы дополнительные значения лежали между первоначальными). При этомпредпочтительно проводить параллельные испытания материалов, покрытий илисистем материалов, характер зависимости которых от данного испытательногофактора не вызывает сомнений. Допускается не проводить дополнительныхиспытаний, если:

- при первоначальныхиспытаниях были соблюдены требования настоящего пункта в части общего числазначений испытательных факторов;

- отклонения от линейнойзависимости имеются (или предполагаются) только для зависимостей отконцентрации и влажности, а результаты обработаны по вариантам 4 и 5приложения А.

8.9. При включении виспытательный цикл механических воздействий в НД на методы испытаний должныбыть указаны их интенсивность, направление и время действия. Если в цикл вводятувлажнение как фактор, выявляющий разрушение образцов, то образцы изделий исистем материалов подвергают увлажнению в соответствии с таблицей 1.

Рекомендуется вместовведения механических воздействий в циклы испытаний обеспечивать воздействиемеханических нагрузок на образцы в процессе воздействия агрессивных сред.

8.10. Если предполагаемыйсрок L можно установить на основе предварительной информации,то продолжительность воздействия основных испытательных факторов выбирают вкаждом цикле так, чтобы среднее число циклов до наступления отказа составляет 7- 10. Если предполагаемый срок L установить нельзя,продолжительность воздействия факторов в каждом цикле выбирают исходя из необходимостиполучения достаточной информации в результате измерения параметров образцовпосле каждого цикла. При этом продолжительность циклов предпочтительноустанавливать различной: меньшую на первых циклах и большую - на последующих.

Среднее число циклов длякаждого образца вычисляют как среднее арифметическое до наступления отказов,включая цикл, в котором произошел отказ.

Поскольку число цикловможет влиять на долговечность и сохраняемость образцов в условиях испытаний,при которых средние числа циклов при каждом режиме испытаний не отличаются другот друга более чем в два раза. При этом среднее число циклов при любомиспытательном режиме должно быть не менее семи.

Если при испытаниях наодном испытательном режиме наблюдался отказ у 100 % образцов, а при другихиспытательных режимах за такое же время наблюдался отказ у менее 50 % образцов,время выдержки увеличивают в два-три раза без изменения параметровиспытательного режима. Если среднее число циклов будет меньше семи, испытанияповторяют (если требуются более достоверные результаты для данного материала,покрытия, системы материалов), но при этом уменьшают продолжительность цикловбез изменения параметров испытательного режима.

8.11. При испытанииизделий или систем материалов отказом считают первый отказ любого элемента илисистемы. Допускается продолжать испытания образца для оценки поведенияостальных элементов. При этом принимают во внимание возможность частичногоповреждения остальных элементов изделия или системы при отказе первого. Времядо отказа остальных элементов учитывают отдельно и не включают в срок L.

В случаях, когданеобходимо получить данные по одному элементу изделия или системы материалов,допускается усиление (защита) других элементов, не влияющих на стойкостьизучаемого элемента.

8.12.Для электроизоляционных материалов и систем изоляции электротехнических изделийза критерий отказа рекомендуется применять пробой при воздействиииспытательного напряжения. Значение испытательного напряжения выбирают взависимости от функции, которую выполняют материалы в изделии или системематериалов. Значение испытательного напряжения должно быть достаточно высоким,чтобы можно было установить критическую степень деструкции изоляции, но в то жевремя не настолько высоким, чтобы изменить характер старения изоляции,определяемый воздействием основных факторов, или вывести изоляцию из строя втом состоянии, когда она еще способна выполнять свои функции в данном изделииили системе материалов.

В НД на методы испытанийуказывают длительность приложения испытательного напряжения и стадию цикла, накоторой его прикладывают.

Для электроизоляционныхматериалов и систем изоляции неэлектротехнических изделий за критерий отказапринимают пробой при воздействии испытательного напряжения или изменения другихпараметров (например, удельного объема сопротивления, волновых параметров,тангенса угла диэлектрических потерь или же механической прочности) доустановленного критического значения, если этими параметрами в большей степени,чем приложенным напряжением, определяется работоспособность материала илисистемы изоляции.

Для неэлектроизоляционныхматериалов и конструкций критерии отказа указывают в НД на методы испытаний.

8.13.При выборе критерия отказа учитывают фиксированное значение измеряемогопараметра, а не степень его изменения по отношению к исходному значению. Приисследовании систем изоляции (конструкций), для которых в различных видахизделий критичными могут быть разные уровни измеряемого параметра,рекомендуется в качестве критерия отказа принимать несколько уровней параметраи соответственно определять разные ресурсы.

Допускается при сравненииматериалов использовать при выборе критерия степень изменения измеряемогопараметра по отношению к исходному значению. При этом следует учитывать, чтоэтот способ может привести к необоснованной отбраковке образцов с болеевысокими начальными значениями параметра, но с несколько большей скоростью егоизменения. За исходные значения параметра при этом способе принимают (если иноене установлено в НД на испытания конкретных материалов) среднее арифметическоерезультатов испытаний при количестве образцов, определенных по статистическимметодам, обеспечивающим попадание среднего (с заданной относительной ошибкой) винтервал с заданной доверительной вероятностью.

При этом выбраннаядоверительная вероятность должна соответствовать доверительной вероятности,выбранной для подсчетов срока L. Необходимость и методику предварительной стабилизациисвойств образцов (например, тренировка, выдерживание в кондиционированныхусловиях) устанавливают в стандартах на методы испытаний.

8.14. ВНД на методы испытаний должна быть установлена стадия цикла, на которойпроводят измерения показателей-критериев отказа или приложение воздействий,выявляющих произведенные разрушения. В частности, если измерения или приложениевыявляющих воздействий проводят после таких разрушающих воздействий, влияниекоторых изменяется во времени, должно быть указано время, в течение которогопосле разрушающего воздействия должно быть проведено измерение или приложеновыявляющее воздействие.

Предпочтительно, чтобыуказанные измерения проводились в одинаковых условиях, а уровень выявляющихвоздействий был одинаков во всех экспериментальных режимах, независимо отуровня разрушающих воздействий в данном режиме.

При нециклическихиспытаниях через определенные интервалы времени, установленные в программеиспытаний в зависимости от скорости процесса разрушения образца ипредполагаемой общей продолжительности испытаний, из испытательной камерыизвлекают образцы в количестве, принятом в соответствии с 6.6, дляизмерения параметра-критерия отказа. Если скорость процесса разрушениянеизвестна, параметр-критерий отказа измеряют с интервалами времени по таблице2. В технически возможных случаях вместо указанного порядка измерениярекомендуется проводить непрерывное измерение параметра-критерия отказа.

Таблица 2

Выбор периодичности измеренияпараметров-критериев отказа

8.15.Испытания по методу Iявляются предпочтительными.

8.16. Испытания по методуII можно проводить вследующих случаях, указанных в 8.16.1 и 8.16.2.

8.16.1. Если заранееизвестно, что математическая функция зависимости значения параметра-критерияотказа от продолжительности воздействия испытательных факторов может бытьпредставлена прямой линией.

8.16.2 Если невозможнопроводить испытания по методу I,в этих случаях экспериментальным путем находят приближенную математическуюфункцию зависимости параметра-критерия отказа от продолжительности воздействияиспытательных факторов и представляют ее в виде прямой линии.

8.16.3. При испытанияхприменяют метод, указанный в приложенииА.

8.17.Испытания по методу IIIявляются комбинацией методов Iи II. Метод допускаетсяприменять с целью сокращения общей продолжительности испытаний в случаях, когдаожидается (но окончательно не подтверждено), что зависимость математическойфункции параметра-критерия отказа f(П) от продолжительности может быть представлена в виде прямой линии(например, если за критерий отказа принят пробой, или при воздействиииспытательного электрического напряжения). Испытания проводят следующимобразом.

8.17.1. В наиболеежестких режимах (не менее чем при двух значениях испытательных факторов вкаждой серии испытаний) испытания проводят по методу I.

8.17.2. В слабых режимахкаждой серии испытания проводят в следующем порядке:

а) для испытаний посоответствующему режиму применяют удвоенное число образцов;

б) через 15 - 20 %ожидаемого срока L определяют значение f(П) у половины испытуемых образцов (или отдельно элементовконструкции) и вычисляют среднее этих значений (например, среднее логарифмовзначений пробивных электрических напряжений);

в) если у оставшихсяобразцов не наступили отказы, то спустя 40 - 60 % ожидаемого срока L определяютзначения f(П) у половины оставшихся образцов и вычисляют среднее этихзначений;

г) по полученным данным вмасштабе f(П) от продолжительности (τ)проводят экстраполяцию по продолжительности до критического значения критерияотказа и прогнозируют средний срок в этом режиме, при этом на график наносятсреднее значение f(П). Здесь f(П) - функция параметра-критерия отказа (например, lg 1/и,где и - значение пробивного напряжения); τ - суммарная продолжительность воздействия испытательнойсреды во всех проведенных циклах испытаний;

д) определяют среднийсрок L в данном режиме по результатам двух других режимовкаждой серии испытаний путем линейной экстраполяции соответственно в масштабе:

lg L - lg С или lg L -lg η или lg L -1/Т;

е) сравнивают средниесроки L, определенныепо перечислениям г и д;

ж) если между сроками(перечисление е) различия несущественны, определяют значение f(П) оставшихсяобразцов и по этим данным уточняют средний прогнозируемый срок в данном режиме.Этот срок принимают для расчетов по разделу 6 настоящего стандарта;

з) если между сроками(перечисление е) различия существенны, то испытания оставшихся образцовпродолжают до наступления отказа в режиме испытания. Полученные при этом сроки L принимаютдля расчета по разделу 9 настоящего стандарта;

и) линейную экстраполяциюпо перечислениям г и д проводят при помощи метода наименьшихквадратов с определением дисперсии по срокам L; сравнение сроков по перечислению епроводят при помощи дисперсионного анализа с использованием критерияФишера.

9.Обработка результатов

9.1. Результаты испытанийвыражают в виде математической зависимости срока L отосновных воздействующих факторов по формулам (1) и (2).

Допускается применятьграфические зависимости.

По результатам ускоренныхиспытаний проводят экстраполяцию результатов в области эффективных значенийиспытательных факторов. Эффективные значения определяют по приложениюВ.

Экстраполяцию следуетпроводить не более чем на 50 % разности логарифмов максимального и минимальногоиз воздействующих значений относительной влажности и концентрациикоррозионно-агрессивного агента и на 50 % разности между максимальным иминимальным значениями испытательных температур в масштабе 1/Т.

Допускается расширятьпределы экстраполяции, если в результате изучения механизма возникновенияотказа выявлено, что в расширенных пределах не должно происходить изменениякоэффициентов формул (1) и (2).

9.2 Экспериментальныеданные для получения аналитической зависимости срока L материала,покрытия или систем материалов от температуры, влажности и концентрацииагрессивной среды обрабатывают по методу наименьших квадратов с вычислениемсреднего логарифмического срока L, коэффициентов зависимостей (8.1) и, если требуется, нижнихдоверительных границ для среднего, а также математических ожиданий требуемыхвероятностей безотказного хранения и безотказной работы (гамма-процентныхсроков L) и нижних доверительных (толерантных) границ для этихпоказателей. Возможно также определение вероятности безотказной работы (илибезотказного хранения) при заданных ресурсе (или сроке сохраняемости вэксплуатации), температуре, влажности и концентрации агрессивной среды ивыбранной доверительной вероятности.

Способ расчетов дляметода I приведен в приложенияхБ - Е.

Способ расчетов дляметода II приведен вприложении Б с использованием приложений В - Е.

9.3. Еслизависимость среднего логарифмического срока L (илилогарифма средней скорости b₂) от какого-либо из воздействующихфакторов, определенная по 8.5 и вычисленная по формуле (2) в соответствии с 4.3,существенно отлична от линейной (что проверено по приложениюД), то после испытания по 8.8 экспериментальные данные обрабатывают полинейной части зависимости логарифма срока от какого-либо из воздействующихфакторов, причем не менее чем по трем экспериментальным точкам, исключая израссмотрения значения факторов, более жесткие, чем значения при точке перегиба.

9.4 Еслирезультаты испытаний используют для установления режима ускоренных контрольныхиспытаний при одном значении каждого испытательного фактора, определяюткоэффициент ускорения испытаний следующим образом:

а) в соответствии свыбранными значениями испытательных параметров определяют среднее значениекоэффициента ускорения К_ускпо формуле:

где х_э,у_э, z_э - значения х, у, z (формула А.1приложения А), соответствующие эффективным значениям основных воздействующихфакторов;

x_и,y_и, z_и – значенияхx, y, z (формула А.1 приложения А), соответствующие значениямвоздействующих факторов при испытании. Значения воздействующих факторовиспытательной среды предпочтительно выбирать такими, чтобы коэффициентускорения был не более 400 с учетом требований 9.3;

б) по результатамиспытания определяют нижнюю доверительную границу среднего значения и нижниетолерантные границы коэффициентов ускорения с необходимой вероятностью;

в) в качествекоэффициента ускорения К_ускдля узла или детали принимаютнижнюю толерантную границу, вычисленную с доверительной вероятностью 0,95 (еслидругие условия не указаны в документации на изделие) с требуемой вероятностьюбезотказной работы для изделий.

Коэффициент ускорения К_ускдля изделия в целом принимают равным среднему значению коэффициентовускорения испытаний, установленных для узлов и деталей определенного видаизделий;

г) продолжительностьускоренных контрольных испытаний изделия τ_иопределяют по формуле:

где τ_э - продолжительность воздействия агрессивнойсреды на изделие, принятая для эксплуатации или хранения и установленная вдокументации на изделие, при этом учитывают определение срока L (раздел 3).

При предъявлении к одними тем же видам изделий требований по эксплуатации в разных средах испытанияпроводят на разных образцах. Если одно и то же изделие предназначено дляэксплуатации последовательно в разных средах, то допускается проводитьиспытания последовательно на одних и тех же образцах.

9.5. Особенностииспытаний лакокрасочных покрытий в газообразных агрессивных средах и методовобработки результатов этих испытаний приведены в приложенииЖ.

9.6. Форма протоколаиспытаний приведена в приложении И.

ПРИЛОЖЕНИЕА
(обязательное)
Планы проведения эксперимента, обработка экспериментальных данных и определениепоказателей надежности

А.1 Общиеположения

В зависимости отпредварительных знаний о механизме возникновения отказа (от диапазонанеизменности коэффициентов математической модели долговечности), от возможностейпроведения эксперимента (наличия времени или оборудования), от целейэксперимента с точки зрения необходимости изучения механизма отказа, а такжетребуемой статистической точности результатов могут быть осуществлены различныеварианты (планы) эксперимента и соответственно различные варианты обработкиэкспериментальных данных, изложенных ниже.

В этих вариантахэксперимент для определения средних сроков L (илискоростей b₂)по 4.3и разделу8 проводят следующим образом:

- вариант 1 - при нескольких температурах и одной(сравнительно высокой) концентрации, а также при нескольких меньшихконцентрациях в сочетании с одной (сравнительно высокой) температурой (рисунок А.1),при этом одна из экспериментальных точек (полученная, как правило, в наиболеежестком режиме) является общей для всех основных воздействующих факторов.

Допускается получатьобщую экспериментальную точку в ином, отличном от наиболее жесткого, режиме,если при этом обеспечивается более высокая достоверность сроков L.

Если испытания проводят вмногокомпонентных агрессивных средах (5.1 настоящего стандарта) и известно, чтонесколько компонентов могут вызвать отказы, то при необходимости ускоренияиспытания повышением концентрации агрессивных компонентов проводят несколькосерий испытаний, меняя концентрацию каждого из агрессивных компонентов прирабочей концентрации остальных и принимая в качестве срока L минимальныйиз сроков, полученных в результате экстраполяции в области рабочих(эффективных) значений воздействующих факторов;

- вариант 2 - при нескольких температурах и однойсравнительно высокой концентрации и влажности, а также при нескольких меньшихконцентрациях и влажности в сочетании с различными (обычно более высокими)температурами (рисунокА.2);

- вариант 3 - при нескольких температурах, концентрациях ивлажностях (имеется несколько температурных точек при каждой концентрации ивлажности) (рисунокА.3).

Варианты 1 - 3 относятсяк случаю, когда перегибы зависимостей логарифма срока L илилогарифма скорости b₂по приложению А от логарифма концентрации не обнаружено;

- вариант 4 - то же, что варианты 1 и 2 (рисунок А.4);

- вариант 5 - то же, что вариант 3, но при наличии перегибазависимости логарифмов срока L или скорости b₂от логарифма концентрации. Эти же вариантыможно применять, если отсутствие перегиба этой зависимости неизвестно илисомнительно (отсутствие перегиба указанной зависимости (гипотезу линейности)для вариантов 1 - 3 проверяют по приложению Д).

Во всех указанных случаяхзависимости срока L (или скорости b₂) отконцентрации, температуры и влажности агрессивной среды выражают формулой(А.1), полученной из формулы (2) (если согласно 8.5проводились две или одна серия испытаний, коэффициенты в формуле (А.1) присоответствующем воздействующем факторе принимают равным нулю, а другиетребования, касающиеся указанного фактора не учитывают).

где a₁= А'; а_г = В'; а₃= -т; а₄= -п;

х= 1/T; y = lg C; z = lg h;

А'; В'; т;п - постоянные по формуле (2) настоящего стандарта;

и = lg L (илии = lg b₂)

При этом в вариантах 1 -3 коэффициенты а₂, а₃,a₄ являются неизменными, такчто при обработке результатов определяют их значение. Дисперсии для этихвариантов определяют по всей поверхности отклика.

В вариантах 4 и 5коэффициент а₂(или а₃и а₄) различен в разных поддиапазонахиспытательного диапазона, поэтому результаты удобнее обрабатывать графоаналитическимметодом, определяя коэффициент а₂и не определяя коэффициентыа₃и а₄. Зная коэффициент а₂иопределив коэффициенты а_1k идля различных концентраций, при которых проводился эксперимент, можно построитьсемейство линий и = f(х) и определить средние значения и при заданных условияхэксплуатации. Дисперсии в этих вариантах удобнее определять для каждой линии u = f(x) в отдельности с использованиемданных всех испытаний.

Примечание - На рисунках А.1 - А.4 дляпростоты изложения приведены схемы серий испытаний для получения зависимостей

L = f(T) и L = f(с) при η = const.

Аналогично в испытаниявключают дополнительно серию испытаний для получения зависимости L =f(η).

Варианты 1 - 5 применяют,когда в каждом режиме испытывают одинаковые образцы.

Вариант 6 относится к испытаниям в одном из наиболеежестких режимов образцов конструкций или готовых изделий и параллельным по всемтребуемым режимам испытаниям образцов подобия (испытания по методам дляматериалов стандартных образцов из тех же видов материалов и (или) покрытий,которые применены в конструкциях или изделиях), или испытаниям малогабаритныхготовых изделий или макетов.

Выбор режимов дляобразцов конструкций или готовых изделий проводят с учетом требований 9.3 и 9.4, дляобразцов подобия - по одному из вариантов 1 - 5.

Вариант6 применяют, если это указано (с учетом требований подобия) в НД на методыиспытаний готовых изделий или конструкций.

Рисунок А.1 - Схема эксперимента по варианту 1

Рисунок А. 2 - Схема эксперимента по варианту 2

Рисунок А.3 - Схема эксперимента по варианту 3

Рисунок А.4 - Схема эксперимента по варианту 4

Условные обозначения нарисунках А.1 - А.4:

D_исп - диапазон испытательных значений; D_э - допустимый диапазон экстраполяции (D_э = 0,5 D_uсп); 1, 2, 3 … - номера испытательного режима; «—» - интерполяцияв диапазоне D_исп;«-----» - экстраполяция в диапазоне D_э; «•» -фактические испытательные точки, × - точки, полученные расчетом илиэкстраполяцией; ° - приведенная точка.

А.2. Общая схемаобработки результатов испытаний для определения показателей надежности

А.2.1.Определяют срок L по результатам испытаний в соответствии с А.2.1.1 иА.2.1.5.

А.2.1.1. Результатыиспытаний начинают обрабатывать с вычисления срока L, полученного при испытаниях каждого образца. Этот сроквычисляют в часах как суммарное время воздействия среды во всех циклахиспытаний при данном режиме испытаний, за вычетом длительности воздействия впоследнем цикле, после которого наступил отказ образцов (половину длительностине вычитают, если методика определения параметров образца позволяет обнаружитьмомент наступления отказа в процессе воздействия испытательной среды).

Для предварительнойоценки при испытаниях в наиболее легких режимах допускается применять значениесрока L для 50 %-ного образца (медианноезначение).

Рисунок А.5 - Зависимость ресурса оттемпературы для проводов ПЭТВ в воздушной среде, содержащей оксиды азота разныхконцентраций при относительной влажности 100 %, нижние доверительные пределыдля L_р (95) и нижниетолерантные пределы для различных вероятностей безотказного хранения L_p (95, 90) и L_p (95, 99)

А.2.1.2. Затем вычисляютсредний срок L как среднее арифметическое всех сроков L образцов,испытывавшихся в данном режиме.

А.2.1.3.После этого вычисляют логарифмы каждого срока L и среднийлогарифмический срок L в каждом режиме (среднее арифметическое логарифмовсроков L).

А.2.1.4.При необходимости результаты испытаний корректируют, исключая из рассмотренияобразцы с резко выделяющимися значениями логарифмов. Резко выделяющиесязначения оценивают по приложению Д.

А.2.1.5. Затем для каждогорежима испытаний вычисляют среднеарифметический срок L (среднееарифметическое логарифмов сроков L всех оставшихся для рассмотренияобразцов).

А.2.2. Определяют видстатистического распределения экспериментальных данных (логарифмическинормальное распределение, распределение Вейбулла или нормальное распределение)по статистическим справочникам.

Если данные могут бытьописаны двумя или тремя видами распределений или вид распределениянеопределенный, дальнейшую обработку проводят как для логарифмическинормального распределения.

Далее в А.2.3 - А.2.8приводится порядок вычисления необходимых параметров для статистическихраспределений логарифмически нормального и Вейбулла. Порядок вычисления длянормального распределения приведен в А.2.9.

А.2.3.Следующим этапом обработки экспериментальных данных является вычислениекоэффициентов формулы (1). Таким образом определяют параметрыповерхности отклика (или линии регрессии).

Порядок вычислениякоэффициентов принимают в зависимости от варианта эксперимента в соответствии сразделом А.1и вычисления проводят по разделу А.3.

После подстановкиполученных данных в формулу (А.1) можно вычислить средние значения U прииспытательных или других требуемых значениях воздействующих факторов(соответственно  и  и построить графикизависимостей L_cp от температуры,концентрации агрессивной среды и влажности воздуха (на рисунке А.5 в качествепримера приведены графики зависимости от температуры и концентрации припостоянной влажности).

Примечание - Если при построенииграфиков появляются сомнения в линейности зависимостей U(х),U(у) или U(z) во всем диапазоне испытательных факторов, проводят проверку гипотезылинейности по приложению Д.

А.2.4.Определяют общую дисперсию экспериментальных точек относительно вычисленнойповерхности (или линии регрессии):

где u_i - логарифмы срока L каждогообразца из числа оставленных для рассмотрения, подбираемые для каждого режимаиспытаний;

 - логарифмысрока L, полученныепо формуле(А.1) или графику, построенному для каждого режима испытаний;

f_s - число степеней свободы.

u_i,, f_s а также s выбираютпо указаниям, приведенным для каждого конкретного варианта эксперимента по разделу А.3.

Примечание - Если проводилась проверкагипотезы линейности или при циклических испытаниях (в случае измеренияпараметров-критериев отказа в конце цикла) все отказы в каком-либо из режимовпроизошли только в одном или двух циклах, то дисперсию определяют порезультатам вычисления дисперсии для каждого режима испытаний в данной серии всоответствии с приложением Д. Если имеются сомнения в однородности дисперсийэкспериментальных точек каждого режима испытаний данной серии, проводятпроверку гипотезы однородности дисперсий в соответствии с приложениемЕ, а при обнаружении неоднородности дисперсий - проводят вычисления поприложению Е. При неодинаковом количестве образцов в различных режимахиспытаний обработку результатов проводят в соответствии с приложением Е.

А.2.5.Определяют дисперсию средних значений поверхности отклика (дисперсию, характеризующуювозможное смещение генерального среднего относительно поверхности отклика,вычисленной по выборочным данным). Эту дисперсию вычисляют при заданных(требуемых) значениях воздействующих факторов по формулам:

где N - общее число образцов, применяемых при всех режимахиспытаний (при наличии перегиба зависимости иот х, у или z под «всеми режимами испытаний» понимают режимы по 9.3);

х_тр, у_тр,z_тр - параметры требуемых значений воздействующихфакторов;

x_ik, у_ik, z_ik - параметры испытательных значенийвоздействующих факторов (параметры испытательных режимов), отобранные длякаждой серии испытаний;

 ,  - по формуле (А.15);

п_i - число образцов,оставленных для рассмотрения в каждом испытательном режиме;

n_хi, n_yi,n_zi - число испытательных режимов в данной серии припостоянной температуре (концентрации влажности соответственно);

i - номеррежима испытаний.

В формуле (А.4) 1/N определяетсясмещением среднего относительно среднего выборочного. В членах:

знаменатели определяютсядисперсиями коэффициента регрессии и по х, у и z, а числителиопределяются увеличением дисперсии по мере удаления от центра испытаний.

В вариантах 4 и 5, гдедисперсию вычисляют не по отношению к поверхности отклика, а по отношению клинии регрессии, последние два члена формулы (А.4) могут отсутствовать илизаменяться членом, определяющим регрессию среднего значения данных и полученнымпри других концентрациях или влажностях. Конкретные выражения для b изначения N выбирают по указаниям, приведенным для каждого варианта А.3.

Примечание - Если определяюткоэффициент ускорения (формула (3), при подсчете коэффициента b вместо формулы (А.4) применяют формулу

A.2.6. Определяют нижнюю доверительнуюграницу среднего логарифмического значения срока L иликоэффициента ускорения при заданной доверительной вероятности Р* (илиуровню значимости L = 1 - Р*)

где U_p* - нижняя доверительная границасреднего логарифмического срока L или коэффициента ускорения по 9.4 призаданной доверительной вероятности;

t - распределение доверительных отклонений в малой выборке(распределение Стьюдента), определяемое по статистическим таблицам длязаданного уровня доверительной вероятности Р* и числа степеней свободы f_st для всех вариантов эксперимента, кроме варианта 4;

 - значениесреднего логарифмического срока L или коэффициента ускорения по 9.4при требуемых значениях воздействующих факторов, определяемое по формуле (А.1) или графикам зависимостей: L'_ср = f(t^oС), L'_ср = f(С); L' = f(η).

Примечание - Вероятности Р* и Р являются различными понятиями, и их значения могут различаться,однако рекомендуется устанавливать значение Р* таким же, как значение Р.

А.2.7.Для логарифмически нормального распределения определяют нижнюю логарифмическуюдоверительную границу (при заданной доверительной вероятности Р*) для срока L иликоэффициента ускорения по 9.4 при заданной вероятности безотказной работы Р (величинеγ).

где U_p -нижняя логарифмическая доверительная граница срока L или К_уск по 9.4 при заданнойвероятности безотказной работы (величина j);

U_α -квантиль нормированного нормального распределения, определенная для требуемойвероятности безотказной работы;

Z_p- квантиль удвоенной нормированной функции Лапласа, определенная для доверительнойвероятности Р*.

В формуле (А.6) второйчлен в скобках определяет дисперсию дисперсии для случая, когда общее числообразцов N ≥ 30. Если в порядке исключения при испытании окажетсянеобходимым принять меньшее число образцов, второй член формулы заменяют на , где χ² - полученное изстатистических таблиц значение функции χ²,взятое из вероятности (1 - Р*)/2и числа степеней свободы f_s1 = N - 1. С учетом формул (А.3) и (А.5) формула (А.6) может быть заменена наследующую:

A.2.7.1. Затем определяют U_γ - математическое ожидание логарифмагамма-процентного срока L,соответствующее требуемой вероятности безотказной работы или хранения; L -математическоеожидание гамма-процентного срока L; L_p - L_p*γ - нижнюю границу гамма-процентного срока L призаданных доверительной вероятности Р* и вероятности безотказной работыили хранения Р (нижнюю толерантную границу срока L)

А.2.7.1.1. Длялогарифмически нормального распределения:

А.2.7.2.2. Для распределения Вейбулла

где b_В- параметр формы распределения Вейбулла для коэффициента вариации U_B, определяемогопо формуле

А.2.8. Пользуясьформулами (А.6), (А.7) или (А.5а) - (А.7а) и задавшись вероятностью Р* (обычно0,9 или 0,95), строят графики зависимостей U_p = f(χ) (или L_P = f(t°C) в соответствующеммасштабе) для нескольких концентраций и влажностей агрессивной среды инескольких наиболее употребительных требуемых вероятностей безотказногохранения и (или) работы (рисунок А.5).

Пользуясь этими графиками,можно решить обратную задачу - определить вероятность безотказной работы(хранения) при заданных ресурсе (сроке сохраняемости) и условиях эксплуатации(температуре концентрации и влажности агрессивной среды).

Вероятность безотказногохранения или работы можно определить и расчетным путем, вычислив U_α по формуле, полученной из формулы (А.7), подставиввместо U_p логарифмы заданного срока L(U_зад):

По найденному U_α при помощи таблиц удвоенной нормированной функцииЛапласа определяют значение вероятности безотказного хранения или работы.

А.2.9.Для нормального распределения представленные выше расчеты видоизменяют, какуказано ниже.

А.2.9.1. Определяют срок L всоответствии с А.2.1.

А.2.9.2. После этоговычисляют средний срок (среднее арифметическое сроков L) L

где L_i - сроки, полученные для каждогообразца в данном режиме;

п_ic - числоиспытуемых образцов.

А.2.9.3. Результатыиспытаний при необходимости корректируют в соответствии с А.2.1.3, но при этом вычисляют среднийарифметический корректированный срок каждого режима  вместо среднегологарифмического срока .

А.2.9.4. Определяютдисперсию  срока L всоответствии с А.2.1.4, заменяя при вычислениях U на L с теми же индексами.

А.2.9.5. Далее применяюттребования А.2.4- А.2.7, А.2.7.1, заменяя при вычислениях значения показателей логарифмовсроков службы U на показатели сроков службы L с теми жеиндексами.

В этом случае привычислениях по А.2.6.получают нижнюю доверительную границу гамма-процентного срока L призаданной доверительной вероятности Р*.

А.3 Определение коэффициентов формул поверхностиотклика и дисперсий для разных вариантов эксперимента

А.3.1. Вариант1 (рисунокА.1)

Дано

1-я серия: L = f(t°С) при С = const, η = const;

2-я серия: L =f(С) при t°C = const, η = const;

3-я серия: L =f(η) при t°С = const.

Коэффициент а₂в формуле(А.1) определяют следующим образом.

Сначала определяютсредние значения  и  в 1-й серии испытаний(при различных температурах и неизменных концентрации и влажности):

где п_xi - числоиспытательных режимов в данной серии (для рассматриваемой серии - числозначений температур);

х_ik - значение х длякаждой температуры испытаний в данной серии;

 -корректированный средний логарифмический срок L (илилогарифм средней скорости b₂) при каждой температуре испытаний вданной серии. Коэффициент а₂находят по формуле:

Аналогичнонаходят коэффициенты а₃ и a₄.

Определяют  и  (или соответственно  и ):

где n_yi иn_zi - число значений испытательных режимовсоответственно 2 и 3-й серий (для рассматриваемых серий - число значенийконцентраций или влажности);

y_ik, z_ik - значения у и z длякаждой испытательной концентрации (или соответственно влажности) в данныхсериях;

 и  - корректированный среднийлогарифмический срок или логарифм средней скорости b₂при каждойиспытательной концентрации или влажности в данной серии. Коэффициенты а₃и а₄находят по формулам:

Для определениякоэффициента а, вначале находят средние :

где m₁- общее число испытательных режимов;

 - корректированный среднийлогарифмический срок L или логарифм средней скорости b₂в каждом режимеиспытаний;

х_i, у_i, z_i -значения х, у, z для каждого испытательного режима.

Коэффициент а₁находят по формуле:

Далее вычисляютдисперсии. В начале находят дисперсию экспериментальных точек относительновычисленной поверхности по формуле (2).

где k - число серийиспытаний.

Примечание - Если в соответствии с 8.5проводилось три серии испытаний, f_s= N - 4.

Формула (А.2) принимает вид:

Примечание - Если проводилась проверкагипотезы линейности или если при циклических испытаниях (в случае измеренияпараметров-критериев отказа в конце цикла) все отказы в каком-либо из режимовпроизошли в одном или двух циклах, то дисперсию вычисляют по результатамвычислений дисперсий для каждого режима испытаний данной серии в соответствии сприложением Д.Если имеются сомнения в однородности дисперсии экспериментальных точек каждогорежима испытаний данной серии, проводят проверку гипотезы однородностидисперсий в соответствии с приложениемЕ, а при обнаружении неоднородности дисперсий проводят вычисления поприложению Е. При неодинаковом количестве образцов в различных режимахиспытаний обработку результатов проводят в соответствии с приложением Е.

После этого определяютдисперсию средних значений поверхности отклика, при этом формулы (А.3) и (А.4)принимают вид:

(См. примечание к А.2.4).

А.3.2. Вариант2 (рисунокА.2)

Дано

1-я серия: L =f(t°С) при С = const, η = const;

2-я серия: L =f(С) при различных t°C, η = const;

3-я серия: L =f(η) приразличных t°C, С = const.

Коэффициент а₂в формуле(А.1) подсчитывают так же, как в варианте1 по формуле (А.10). При подсчете коэффициентов а₃и а₄в начале (во 2 или 3-й серии данных) значения и, полученные при различныхтемпературах, приводят к какой-либо одной температуре. При этом выбираютзначение температуры, при которой имеется максимальное число данных. Приведениепроводят по формулам:

где х_пр-значение х для температуры, к которой проводится приведение;

х_у, х_z - значения х для температуры,данные при которой приводятся к х_пр;

,  - средние значения и,полученные при температурах х_y или х_z ипри соответствующих концентрации и влажности;

,  - значения , , приведенныек температуре, соответствующей х_пр.

После получения всехнеобходимых приведенных значений находят a₃ и а₄ так же, как в варианте 1,подставляя в формулах (А.13) и (А.14) в соответствующих местах  или  вместо  или .

Коэффициент а₁ находят аналогичноварианту 1, соответственно (где требуется) подставляя в формуле (А.3) значение  и  вместо .

Дисперсии S² и  =  вычисляют так же, какв варианте 1.

А.3.3. Вариант 3 (рисунок А.3)

Дано

L = f(t°С), L = f(C) и L = f(η) при нескольких температурах, концентрациях и влажностях. Вначале проверяют гипотезу параллельности. Для этого вычисляют параметрызависимостей U = f(t°C) при С = constи η = const, для чего данные группируют всерии, причем в каждую серию входят данные, полученные при какой-то однойконцентрации и влажности и различных температурах. В этом случае формула (А.1)примет вид:

где к - номерсерии испытаний при постоянных концентрации и влажности (в последующем такжечисло серий испытаний);

U_k, a_1к- значения U и a_l длякаждой зависимости;

а_2к - постоянный коэффициент для каждой зависимости.

Графики U_k = f(х), постоянные по формуле (А.23), дают семейство линийрегрессии. Для проверки гипотезы параллельности требуется сравнить дисперсию,связанную с рассеянием угловых коэффициентов линии регрессии, со среднейдисперсией экспериментальных точек относительно линий регрессий.

Для получения дисперсииугловых коэффициентов сначала подсчитывают угловые коэффициенты а_2k длякаждой серии испытаний при каждой постоянной концентрации аналогично подсчетукоэффициента а₂в варианте 1 [формулы (А.9) и (А.10)].После этого находят среднее арифметическое всех полученных угловыхкоэффициентов:

Затем определяютдисперсию, связанную с рассеянием угловых коэффициентов:

где x_ik, , n_хi- то же, что в формуле (А.9). Число степеней свободы для этоговыражения f₁ = k - 1.

Для подсчета среднейдисперсии всех экспериментальных точек относительно линий регрессии сначаланаходят дисперсию точек для каждой линии по формуле (А.2). При этом принимают

S²=

где U_i = U_ik - то же, что U_i в формуле (А.2) дляданной серии испытаний;

 =  - то же, что  в формуле (А.2) дляданной серии испытаний;

N = n_сер - общее число образцов для данной серии привсех температурах испытаний. Формула (А.2) принимает вид:

Примечание - Если проверялась гипотезалинейности или если при циклических испытаниях (в случае измерения критериевотказа в конце цикла) все отказы в каком-либо из режимов произошли только водном - двух циклах, то дисперсию определяют по результатам вычислениядисперсий для каждого режима испытаний данной серии в соответствии с приложением Д.Если имеются сомнения в однородности дисперсий экспериментальных точек каждогорежима испытаний данной серии, проводят проверку гипотезы однородностидисперсии в соответствии с приложениемЕ, а при обнаружении неоднородности дисперсий - проводят вычисленияпо приложению Е. При неодинаковом количестве образцов в различных режимахиспытаний обработку результатов проводят в соответствии с приложением Е.

С несколько большей, нодопустимой долей погрешности можно подсчитать  по упрощеннойформуле:

где  - то же, что  в формуле (А.9) дляданной серии испытаний;

n_xi и n_i – то же, что в формуле(А.4) для данной серии испытаний.

Формулу (А.27) применяютдля предварительной оценки, если имеются существенные опасения в том, чтовследствие непараллельности графиков дальнейшая обработка результатов всейсовокупности испытаний по данному варианту нецелесообразна.

После определениядисперсий каждой серии находят среднюю дисперсию всех серий:

Число степеней свободыздесь f₂ = k(п_сер - 2).

После этого вычисляютдисперсионное отношение

Полученные значения F сравниваютс табличным F_тa6л,взятым для необходимого уровня значимости, причем значение степеней свободы f₂и f₁, вычисляют для знаменателя и числителя, какуказано выше.

Графики будут считатьсяпараллельными, если F≤ F_тa6л.

После проверки гипотезыпараллельности подсчитывают коэффициенты формулы (А.1). В качестве коэффициента а₂ принимают значение а₂,вычисленное по формуле (А.24).

Коэффициент а₃ подсчитывают аналогично.Для этого сначала группируют данные так, чтобы выделить серии результатовиспытаний и = f (С) при t =const и η = const. Затем определяют а_3k1для каждой серии[аналогично определению а₃в формулах (А.11) и (А.13)]:

где k₁- число серий результатов испытаний при постоянной температуре и влажности ипеременной концентрации (число испытательных температур, для которых имеютсясгруппированные данные об испытаниях при различных концентрациях).

Аналогично определяюткоэффициент а₄. Для определения коэффициента а₄ сначала находят средние . Эти значения определяют по формулам, аналогичным формуле (А.15).После этого определяют а₄по формуле, аналогичной формуле (А.16).После подстановки полученных коэффициентов в формулу (А.1) можно, как и в варианте 1, вычислить средниезначения  при испытательных идругих требуемых значениях воздействующих факторов и построить графикизависимостей L_cp от температуры,концентрации и влажности агрессивной среды, затем проводят вычислениядисперсий.

Вычисления S,  =  проводяттакже, как и для варианта 1 [формулы (А.18) - (А.20)], при этом в формулу(А.20) вместо n₁ необходимо подставить n_ik, где n_ik - общее число образцов, оставленныхдля рассмотрения в данной серии сгруппированных результатов (при одинаковыхтемпературе, влажности и разных концентрациях или при одинаковых концентрации,влажности и разных температурах, или при одинаковых температуре, концентрации иразной влажности).

А.3.4. Вариант 4 (рисунок А.4)

Дано

1-я серия: L= f(t°С) при С = const, η = const;

2-я серия: L =f(С) при одной илинескольких температурах и влажности;

3-я серия: L =f(η) при однойили нескольких температурах и концентрациях.

Известно, что lg L = f(lg С) или lg L = f(lg η) (вместо L всоответствии с 8.5может быть подставлена скорость b₂) имеетперегиб (коэффициент а₃или a₄в формуле (А.1) имеет два или более значений).

Вначале вычисляютпараметры зависимостей в 1-й серии испытаний. При этом можно применять формулу,аналогичную (А.23) в варианте 3

Коэффициент а_2k подсчитываютаналогично коэффициенту а₂в варианте 1. Например, для 1-йсерии испытаний

Значения , x_ik, , a_2kаналогичные формуле (А.9), обозначены соответственно , x_k1, , a₂₁

Коэффициент a_хk для 1-й сериииспытаний (обозначенный а_х1)подсчитывают по формуле:

Коэффициент а_xk длязначений концентрации и влажностей, отличных от значений в 1-й серии, вычисляютподстановкой в формулу (А.31) значений  и x_ik, полученных из соответствующих экспериментовдля различных концентраций и влажностей

Определяя а_xk для необходимых концентраций ивлажностей, при которых проводился эксперимент, можно вычислять средниезначения  и L'_хk при требуемыхтемпературах, концентрациях и влажностях (из числа концентраций и влажностей,при которых проводился эксперимент):

U и L приконцентрациях и влажностях, при которых эксперимент не проводился,рекомендуется определять графически расчетным методом. Для этого по даннымпредыдущих вычислений строят графики зависимости U = f(y) при какой-либо температуре ивлажности, графически определяют значение  при заданном у, послечего по формуле (А.35) можно найти соответствующее значение коэффициента а_xk дляданной концентрации, подставляя вместо  найденное значение . Можно воспользоваться чисто графическим методом, отложивнайденное значение  на графике и =f(х) и проведячерез эту точку линию, параллельную ранее найденной зависимости и = f(x).

Дисперсии подсчитываютотдельно для зависимости, полученной при концентрации и влажности 1-й серииэкспериментов и концентрациях и влажностях других серий. Для первой серииэкспериментов дисперсию экспериментальных точек относительной линии регрессии S² =  находят аналогичнодисперсии серии  в варианте 3 [формула (А.26)].Затем вычисляют дисперсию средних значений линии регрессии в соответствии сформулами (А.3)и (А.4).При этом принимают:

N = n_сеp1 - общее числообразцов, оставленное для рассмотрения в 1-й серии испытаний;

b = b_cep1- коэффициент b, подсчитанныйдля 1-й серии.

Формулы (А.3) и (А.4)принимают вид:

Дисперсию среднихзначений при концентрациях и влажностях, отличных от 1-й серии, вычисляют всоответствии с формулами (А.3) и (А.4), но с учетом дополнительной дисперсиисреднего значения U_xk.При этом принимают S² = , подсчитанное для 1-й серии:

N = n_cep1,

f_st = n_cep1 + n_cep.k- 1

Формулы (А.3) и (А.4)принимают вид:

где n_сep.k - общее числообразцов, оставленных для рассмотрения в данной серии, отличной от 1-й;

b_cep.k - коэффициент b для данной серии, отличной от первой.

А.3.5. Вариант 5

Дано

L = f(t°С),L = f(С), L = f(η) при нескольких температурах,концентрациях и влажностях. Известно, что lg L = f(lg С) или lg L = f(lg η)(вместо L в соответствии с 8.5 может быть применена скорость b₂) имеет перегиб (коэффициенты а₃или а₄в формуле (А.1) имеют два или болеезначений).

Сначала вычисленияпроводят аналогично варианту3: вычисляют параметры зависимостей по формуле (А.23)для каждой серии испытаний при каждой из испытательных концентраций; проверяютгипотезу параллельности; подсчитывают коэффициенты формулы (А.23).

В качестве коэффициента а_2кдля всех серий испытаний принимают  по формуле (А.24).Подсчет коэффициента а_1k вкаждой серии испытаний производят (аналогично подсчету коэффициента а_хк в варианте 4) по формуле:

Здесь  и x_ik были получены при вычислении коэффициентов а_2k. Для подсчетадисперсии учитывают результаты всех серий испытаний. В качестве дисперсииэкспериментальных точек относительно линии регрессии принимают среднююдисперсию всех серий S² =  по формуле (А.28).

Затем подсчитывают всоответствии с формулами (А.3) и (А.4) дисперсию средних значений линийрегрессии , которуюможно принять одинаковой для всех серий.

Формулы (А.3) и (А.4)принимают вид:

где п_k -общее число образцов, рассматриваемых при данной температуре и всехконцентрациях и влажности.

А.3.6. Вариант 6

Даны результатыопределения срока L конструкции или готового изделия в одном испытательномрежиме и зависимости L = f(t^oС, η, С), полученные при испытаниях образцов подобия во всех требуемыхрежимах. По этим результатам рассчитывают срок L (включаятребуемые статистические показатели) для конструкции или готового изделия притребуемых (рабочих) воздействующих факторах, используя коэффициенты зависимостиформулы (А.1), полученные на образцахподобия. Для этого вычисляют в соответствии с А.2.1 для конструкции или готовогоизделия срок L каждого образца, логарифмы сроков L(U_ig), некорректированный и (принеобходимости) корректированный средний логарифмический срок .

Затем вычисляют дляконструкций или готового изделия средний логарифмический срок  при требуемыхзначениях воздействующих факторов:

где а₂, а₃, а₄ - коэффициенты,полученные при испытании образцов подобия;

x_тр,х_i, у_тр, y_i,z_тр, z_i - то же,что в формулах (А.4)и (А.15).

Вычисляют дисперсиюрезультатов испытаний конструкции или готового изделия при испытательномрежиме:

где п_ig - количество образцов прииспытаниях.

Вычисляют для конструкцииили готового изделия дисперсию средних значений поверхности отклика притребуемых значениях температуры, влажности, концентрации агрессивной среды:

где S, f_s, b - значения, полученные прииспытании образцов подобия.

Далее вычисления проводятв соответствии с требованиями А.2.5 - А.2.7.

ПРИЛОЖЕНИЕБ
(обязательное)
Методы определения коэффициента ускорения испытаний и срока службы L сравнениемскоростей изменения значений параметров-критериев отказа

Б.1. Метод применяют вслучаях, когда математическая функция зависимости величины критерия отказа отвремени воздействия испытательных факторов может быть представлена в видепрямой линии до момента достижения критического значения критерия отказа, т.е.может быть выражена формулой:

где П - значение критерия отказа;

f(П) - соответствующая математическаяфункция П (например, во многих случаях f(П) = lg П);

τ - длительность воздействия агрессивной среды при испытаниях;

b₁и b₂- величины, постоянныедля данного режима испытаний и вида образца (b₂- скорость изменения f(П) от времени воздействия агрессивной среды). Схематическоеизображение вариантов зависимости по формуле (Б.1), для которых может бытьприменен настоящий метод, приведено на рисунках Б.1 и Б.2, причем для варианта,указанного на рисунке Б.2, здесь и далее под зависимостью по формуле (1) понимают участок 2.

Б.2. В каждом испытательномрежиме, выбранном по разделу 8, определяют зависимостькритерия отказа от времени воздействия испытательных факторов, при этомзависимость должна быть получена не менее чем по трем экспериментальным точкам,каждая из которых должна быть получена в результате испытаний не менее четырехобразцов. Если по данному виду основного испытательного воздействия используютрежимы испытаний, то для наиболее слабого режима эта зависимость должна быть полученане менее чем по пяти экспериментальным точкам.

Б.3. При выборе величинвоздействующих факторов и времени испытаний в каждой серии испытаний по разделу8 руководствуются следующим:

а) испытание в самомжестком режиме данной серии проводят до снижения среднего значения критерияотказа до критического значения. При неразрушающих измерениях критерия отказарекомендуется проводить испытания до отказа каждого образца;

б) продолжительностьиспытания в промежуточном режиме должна быть не менее времени, необходимого длятого, чтобы f(П) стало равным 0,5b₁(рисункиБ.1 и Б.2);

в) продолжительностьиспытания в самом слабом режиме должна быть не менее продолжительностииспытания в промежуточном режиме, при этом, для варианта по рисунку 2 интервалывремени между соседними экспериментальными точками должны быть не менее τ_лин (рисунокБ.2). Значение испытательного воздействия в самом слабом режимерекомендуется выбирать возможно более близким к рабочим значениямвоздействующего фактора по разделу 5 настоящего стандарта;

г) планы эксперимента вчасти выбора видов и значений воздействующих факторов выбирают по приложениюА.

Б.4. Порезультатам испытаний для каждого из режимов испытаний определяют среднююскорость b₂методом наименьших квадратов с определением дисперсии и нижнегодоверительного предела для среднего.

Б.5. Используяопределенные по Б.4 значения b₂,вычисляют по приложению Б.2 коэффициенты а₂, а₃, а₄формулы (А.1).

Б.6. Определяюткоэффициент ускорения и (или) срок L.

Б.6.1. Определяюткоэффициент ускорения К_ускв соответствии с 5.4.

Б.6.2. Для критическогоили заданного значения критерия отказа П_кропределяют среднее значение срока L_i и  в каждом режиме:

где b₂- то же, что b₂по формуле(Б.5);

b_t - по формуле (Б.13).

Б.6.3. Определяютдисперсию логарифмов скоростей b₂в каждом режиме .

Эта дисперсия определяетдисперсию значений U_i относительно среднего значения , для каждогорежима испытаний и равна  по приложению Д

Б.6.4. Дальнейшуюобработку результатов для прогноза срока L при требуемых (эффективных)значениях основных воздействующих факторов и расчета погрешностей прогнозапроводят по приложениямА и Д,используя вычисленные значения  и .

Б.6.5. Для прогнозированияизменения значений параметра-критерия отказа и погрешностей прогноза производятпрогнозирование величин скорости изменения значения параметра-критерия отказа ипогрешности прогноза следующим образом.

Б.6.5.1. Определяюткоэффициент а₁ поприложению А для случая, когда U - lg b₂.

Б.6.5.2. Определяютсреднюю скорость b_2три ее среднее логарифмическое значение  = lgb_2тp при требуемых (эффективных)значениях основных воздействующих факторов в соответствии с приложением А.

Б.6.5.3. Определяютдисперсию логарифмов скоростей  (см. А.2.4)

где  - по формуле (Б.24);

b - по формуле (А.4).

Б.6.5.4. Определяютверхний доверительный предел U_bР, для средних логарифмических значений скорости b_2тр при заданной доверительной вероятности Р*

где t - то же,что и в формуле (А.5)

Б.6.5.5. Определяютверхний доверительный предел U_bp (при заданной доверительной вероятности Р*) для логарифма скорости b_2трпризаданной вероятности безотказной работы или безотказного хранения Р (верхнийтолерантный предел)

где z_P, U_α - то же, что в формуле (А.6).

Б.6.5.6. Определяютверхний доверительный предел для средней скорости b_2тр(b_2P*тр) и верхнийтолерантный предел b_2Pтр.

Б.6.5.7. Определяютсреднее значение f(П)_тр, нижнийдоверительный предел для среднего f(П)_P*тр и нижний толерантныйпредел f(П)_Pтр для требуемого момента времени τ по формулам:

Б.6.5.8. По определеннымзначениям f(П)_тр вычисляютзначение П_тр и его нижниепределы (доверительный для среднего и толерантный) при требуемых (эффективных)значениях основных воздействующих факторов.

Б.7. Среднюю скорость b₂в каждомрежиме (пункт Б.4)определяют в последовательности, приведенной ниже.

Б.7.1. Вычисляют средниезначения  для каждого периодавремени измерения параметра-критерия отказа (для каждой экспериментальной точкипо пункту Б.2)

где f(П)_изм- значения f(П) для каждого образца при данном времени измерения;

п'_изм-число образцов, проверенных при окончании данного периода времени измерения.

Б.7.2. При необходимостикорректируют результаты испытаний, исключая из рассмотрения образцы с резковыделяющимися значениями f(П). Резко выделяющиеся значения оценивают по приложениюГ, подставляя в соответствующие формулы значения f(П) вместоуказанных в приложении Г значений U. Затем вычисляют среднее корректированное значение f(П)_изм:

где п_изм - составленное для рассмотрения число образцов,проверенных при данном времени измерения.

Б.7.3. Определяют средниезначения  и

где п_реж число периодов времени измерений в данном режиме(например, для режима 1, рисунок Б.1, п_реж= 4; для режима 1, рисунок Б.2, п_реж= 3);

τ_реж - время воздействия испытательной среды домомента данного измерения (для начального измерения по рисунку Б. 1 τ_реж = 0).

Б.7.4.Находят среднее значение скорости b_гпо формуле:

Б.7.5. Определяюткоэффициент:

Б.7.6. Если вызывает сомнениесоответствие экспериментальных данных формуле (Б.1), проверяют гипотезулинейности. Если гипотеза линейности не принимается, методику испытаний поданному приложению применять нельзя.

Гипотезу линейности проверяютследующим образом:

а) определяют :

б) определяют :

в) вычисляютдисперсионное отношение:

г) полученное значение F сравниваютс F_табл, взятым для необходимого уровня значимости,причем в качестве значений степеней свободы f(2) и f(1) принимают знаменатели формул (Б.7) и (Б.8)соответственно.

Гипотезу линейности непринимают, если F_табл < F.

Б.7.7. Если экспериментальныеданные образуют зависимости, соответствующие рисунку Б.2, сравнивают коэффициентыb₁длявсех режимов при помощи дисперсионного анализа с использованием критерияФишера.

Если различия междукоэффициентами существенны, методику испытаний по данному приложению применятьнельзя.

Проверку осуществляютследующим образом:

а) определяют для каждогорежима :

где обозначения те же,что в формуле (Б.15);

б) определяют среднююдисперсию режимов :

Число степеней свободыздесь f(2) = Σп_реж(п_i);

в) определяют дисперсиюсредних значений b₁для всех режимов

Число степеней свободыздесь f(1) = п_реж- 1;

г) вычисляютдисперсионное отношение

Полученное значениесравнивают с F_табл,взятым для необходимого уровня значимости, причем значение степеней свободывычисляют для числителя и знаменателя формулы (Б.14).

Если F_bl ≥F_тa6л, различия междукоэффициентами b₁считают существенными.

Б.8. Дисперсии и нижниедоверительные пределы для средней скорости b₂(Б.4)определяют для каждого режима в приведенной ниже последовательности.

Б.8.1. Определяютдисперсию значений f(П) для данного режима:

где f(П)_изм- то же, что в формуле (Б.2);

п_изм - тоже, что в формуле (Б.3);

п_реж - то же, что в формуле(Б.4);

n_i- общее число образцов, оставленных для рассмотрения в данном режиме;

f'(П)_изм– значение f(П), вычисленное для каждого времени измерения τ по формуле (Б.1) с подстановкой значений b₁и b₂,определенных формулами (Б.5) и (Б.6).

Б.8.2. Определяютдисперсию значений b₂данного режима:

Число степеней свободыдля :

Б.8.3. Определяют нижнийдоверительный предел b_2p, для среднегозначения b₂по заданной доверительной вероятности Р*

где t -распределение доверительных отклонений в малой выборке (распределениеСтьюдента), определяемое по статистическим таблицам для заданного уровнядоверительной вероятности Р* и числа степеней свободы t_Sb2. Для самого слабого режима b_2P, должна быть значимо больше нуля.

Б.9. Нижние доверительныеграницы для среднего значения и нижнюю толерантную границу коэффициентаускорения (9.4)определяют следующим образом:

а) определяют среднююдисперсию коэффициентов b₂

где S_b2- поформуле (Б.16);

т₁ - общее число испытательных режимов;

б) определяют среднююдисперсию логарифмов коэффициентов b_2:

число степеней свободыдля ,

в) определяют дисперсию  средних значений  относительносоответствующих точек поверхности отклика:

где  - логарифм средней скорости b₂в каждомрежиме испытаний, определенный по Б.7.4;

 - логарифм b₂, подсчитанный поформуле (А.1) для каждого режимаиспытаний;

т₁ - то же, что в формуле (Б.18);

k - число серий испытаний.

Число степеней свободыдля :

г) определяют общуюдисперсию , экспериментальныхточек относительно вычислительной поверхности  = S no A.2.3)

д) определяют дисперсию  логарифмакоэффициента ускорения испытаний по А.2.4;

е) определяют нижниедоверительные границы среднего логарифмического и логарифма (при заданнойвероятности безотказной работы) коэффициента ускорения, а также соответствующиезначения коэффициента ускорения по А.2.5и А.2.6).

ПРИЛОЖЕНИЕВ
(обязательное)
Определение показателей надежности и коэффициентов ускорения испытаний припеременных эксплуатационных значениях воздействующих факторов

8.1. Определениепоказателей надежности и коэффициентов ускорения испытаний при переменныхэксплуатационных значениях воздействующих факторов по требованиям настоящего приложенияпроводят, если известны значения этих факторов (температура, влажность иконцентрация среды) и параметры их статистического распределения за периоднаблюдений не менее пяти лет.

Определение показателейнадежности и коэффициентов ускорения проводят по требованиям приложенияА с дополнениями, указанными ниже.

8.2. Эффективные значенияТ_э, С_э,η, [или х_тр, у_тр,z_тр по формуле (А.4)] определяют по В.2.1 -В.2.3. Значения воздействующих факторов (температура, концентрация, влажность)и значения х, у, z при данном наблюдении обозначены в формулах соответственно:Т_Н, С_Н, η_Н, и х_Н,у_Н, z_Н, k_Н- количество значенийданного воздействующего фактора при периодических наблюдениях.

8.2.1. Значенияпараметров, определяемые температурой:

или

где Е_эфф - эффективная энергия активации процессавозникновения отказа,

R -универсальная газовая постоянная.

8.2.2. Значенияпараметров, определяемые влажностью воздуха:

η = 10

или

8.2.3. Значенияпараметров, определяемые концентрацией агрессивной среды:

С_Э = 10

или

8.3. При подсчетекоэффициента по формулам (А.4) и (А.4а) дополнительно прибавляютвеличину

где , ,  - дисперсиисовокупности значений х_Н, у_Н, z_H.

Если не имеется данных означениях , , , вычисленных по данным каждого наблюдения,допускается определять эти значения по формулам:

где , ,  - дисперсии совокупности значений Т_H, С_H, η_H.

ПРИЛОЖЕНИЕГ
(обязательное)
Методы исключения резко выделяющихся значений результатов испытаний

В качестве методаисключения применяют критерий Ирвина.

Г.1. Определяютнекорректированный средний логарифмический срок L при каждомиспытательном режиме:

где U_i = lg L, L - значениесрока L для каждого образца в данном режиме;

п_iс - число образцов, испытывающихся вданном испытательном режиме.

Вычисляютнекорректированную дисперсию логарифмов сроков при каждом испытательном режиме:

Г.3. Полученные значения U располагаютв ряд U_l, U₂, И₃, … U_n по степенивозрастания значения U (вариационный ряд).

Г.4. Проверяютсомнительные значения на одном или двух краях ряда, составленного по Г.3.Проверку начинают от края ряда и проверяют поочередно каждое следующее (понаправлению к середине ряда) сомнительное значение.

Г.5. Для проверкивычисляют функцию λ_кс:

где U_kc - вызывающее сомнение значениелогарифма срока L;

U_(k-l)c - следующее от края ряда значениелогарифма срока L;

k - номер по порядку от края ряда.

Г.6. Сравниваютполученные значения λ_ксс приведенными в таблице Г.1значениями К_та6л. Если хотя бы для одного вызывающегосомнение значения логарифма срока L (U_kc) λ_кс больше λ_табл^, в расчет не принимают все вызывающие сомнения значения сроков U_kc от края ряда до U_kc включительно.

Г.7. Проверку продолжаютдо тех пор, пока не будут получены значения λ_кс ≤ λ_табл.

Таблица Г.1

Значения функции λ_та6л при нормальномраспределении

ПРИЛОЖЕНИЕД
(обязательное)
Проверка гипотезы линейности

Для проверки гипотезылинейности сравнивают дисперсии средних значений  относительно линийрегрессий со средней дисперсией экспериментальных точек относительно среднихзначений . Проверку проводят отдельно для каждой сериииспытаний.

Средневзвешеннуюдисперсию  экспериментальныхточек относительно средних для них значений  вычисляют поформулам:

где f_i- степень свободы для данного режима, f_i = n_i - 1;

f_4k - по формуле (Д.4);

U_i и - то же, что вформуле (А.2)и (А. 15)соответственно;

п_i - то же, что в формуле (А.4);

n_xj - то же, что в формуле (А.9)[вместо n_xi - при необходимости подставляют n_yi или n_zi, см.формулу (А.12)].

Если в случае измеренияпараметров-критериев отказа в конце цикла или заданного интервала времени междуизмерениями (далее - цикла) все отказы в каком-либо из режимов произошли тольков одном или двух циклах, то дисперсию для данного режима  вычисляют по формуле:

где ΔU - логарифм длительногоцикла, после которого были обнаружены отказы;

п_i - то же, что вформуле (А.4);

n_u- большее число отказов, обнаруженное после одного из двух циклов (если послекаждого из двух циклов обнаружено одинаковое число отказов, п_ц = 0,5 n_iесли все отказы обнаружены после одного цикла п_и = п_i);

z_p - выбирают по статистическим справочникам для максимальноприближенного к 1.

Число степеней свободыдля  определяют по формуле

Если после проверки по приложениюВ не проводилось исключение резко выделяющихся значений, вычисления  по формуле (Д.2) непроводят, так как в этом случае  =  по приложению В.Дисперсию  средних значений U_i относительно соответствующих значений линии регрессиивычисляют по формуле

Число степеней свободыздесь:

где  - то же, что вформуле (Б.2);

n_xi,n_i - то же, что в формуле (Д.2).

После этого вычисляютдисперсионное отношение:

Полученныезначения сравнивают с F_табл,взятым для необходимого уровня значимости, причем значения степеней свободы f_3k(1) и f_4k(2) вычисляют длячислителя и знаменателя формулы (Д.7) как указано выше.

Гипотезу линейности непринимают, если F_табл< F и при этом экспериментальныезначения  располагаютсяотносительно линии регрессии таким образом, что образуют явно выраженный изгиб(см. рисунок Д. 1).

Рисунок Д.1 - Пример неприемлемости гипотезы линейности при F_табл < F

В этом случае выполняюттребования 9.3настоящего стандарта. Допускается проводить обработку результатов по вариантам 4 и 5 приложенияА.

Гипотезу линейностипринимают, если F_табл≥ Fили если F_табл< F, но при этом экспериментальныезначения  располагаются относительнолинии регрессии хаотически (например, на рисунке Д.2).

Рисунок Д. 2 - Пример приемлемости гипотезы линейности при F_табл < F

Для вычисления дисперсииэкспериментальных точек относительно вычисленной поверхности вместо формул (Б.20)или (Б.18)удобнее применять формулу:

где f_s- по формуле (А.17).

ПРИЛОЖЕНИЕЕ
(обязательное)
Обработка экспериментальных данных при неравноточных измерениях

Б.1 Общие положения

Е.1.1. Обработкуэкспериментальных данных при неравноточных измерениях проводят по приложениямА и Гс указанными ниже изменениями.

Е.1.2. Измененияучитывают неравноточность вследствие неоднородности дисперсий или (и) различияколичества образцов в разных режимах испытаний. Учет неравноточности проводятпреобразованием некоторых из установленных в приложенияхБ и Д формулпутем введения в них коэффициента неравноточности D.

Преобразованные формулы изначения коэффициента D приведены в таблице Е.1.

Е.1.3. Неоднородностьдисперсий учитывают в случае, если проверкой по Е.2 выявлено, что дисперсииточек в разных режимах неоднородны.

Е.1.4. Различиеколичества образцов в разных режимах испытаний рекомендуется учитывать дляданной серии испытаний только в случае, когда количества испытательных образцовв режимах испытаний этой серии различаются (в т.ч. из-за исключения резковыделяющихся значений) более чем на 20 %, а заданная доверительная вероятностьобработки результатов больше 0,99.

Е.1.5. Различиеколичества образцов и неоднородность дисперсий учитывают одновременно при выполненииусловий по Е.1.3 и Е.1.4.

Е.1.6.Дисперсионные отношения ω_ik и ω_k, входящие в коэффициент D по таблицеЕ. 1, вычисляют по формулам (Е.1) и (Е.2). При этом ω_ik вычисляют для каждогорежима испытаний данной серии; ω_k вычисляют для каждой серии при испытаниях по вариантам 3 и 5 приложенияА:

Примечание - Если проводят только трисерии испытаний для получения зависимостей L= f(T),L = f(C) и L = f(η), то вместо обозначения ω_ik применяют соответственнообозначения ω_ix, ω_iy, ω_iz.

Е.2. Проверка гипотезы однородности дисперсий

Е.2.1. Для проверкигипотезы однородности дисперсий величины U при различных значениях х, у иz используюткритерий Барлета. Проверку проводят отдельно для каждой серии испытаний. Нижеприведены способ проверки для серии испытаний при различных х принеизменных у и z. Аналогично проводят проверку длядругих серий.

Е.2.2. Находят величинукритерия Барлета (Б):

Полученное значение Б сравниваютс величиной функции χ²,взятой из статистических таблиц для вероятности 1 - Р* и числа степенейсвободы:

где Р* - заданнаядоверительная вероятность.

Если Б ≤ χ², то дисперсии считают однородными.Если Б > χ²,то дисперсии считают однородными, а обработку экспериментальных данныхпроводят с учетом изменений, приведенных в Е.1.

Таблица E.1

Выбор преобразования формул дляопределения параметров при обработке результатов испытаний при неравноточныхизмерениях

Обозначения величин:

m₁,(формулы 20 и 25) - общее число испытательных режимов; ω_il (формула 23) - значение ω_ikдля 1-й серии испытаний; n_xik (формула24) - количество режимов испытаний в данной серии, отличной от 1-й серии;  (формулы 20 и 25) - впервом члене формулы применяют обозначение ω_ik, во втором и последующих членах формулы -соответственно ω_ix, ω_iy, ω_iz по примечанию к Е.1.6.