Teste de vida acelerado - Accelerated life testing

O teste de vida acelerado é o processo de testar um produto submetendo-o a condições ( estresse , deformação , temperaturas, tensão, taxa de vibração, pressão etc.) em excesso de seus parâmetros de serviço normais em um esforço para descobrir falhas e modos potenciais de falha em um curto período de tempo. Ao analisar a resposta do produto a esses testes, os engenheiros podem fazer previsões sobre a vida útil e os intervalos de manutenção de um produto.

Em polímeros , o teste pode ser feito em temperaturas elevadas para produzir um resultado em um período de tempo menor do que poderia ser produzido em temperatura ambiente. Muitas propriedades mecânicas de polímeros têm uma relação do tipo Arrhenius com respeito ao tempo e temperatura (por exemplo, fluência, relaxamento de tensão e propriedades de tração). Se forem realizados testes curtos em temperaturas elevadas, esses dados podem ser usados ​​para extrapolar o comportamento do polímero à temperatura ambiente, evitando a necessidade de testes longos e, portanto, caros.

Objetivo

ALT é usado principalmente para acelerar os testes. Isso é particularmente útil em vários casos:

  • Falha baixa - testar até mesmo uma amostra muito grande em condições normais resultaria em poucas ou nenhuma falha em um tempo razoável.
  • Alta longevidade - O produto deve ser confiável por muito mais tempo do que pode ser razoavelmente testado em condições normais.
  • Alto desgaste - A principal causa de falha ocorre por um longo período de tempo.

Por exemplo, um teste de confiabilidade em circuitos que devem durar anos nas condições de uso (alta longevidade) precisaria produzir resultados em um tempo muito menor. Se o teste quisesse estimar a frequência com que os circuitos precisavam ser substituídos, a categoria de falha baixa também seria aplicável. Além disso, se os circuitos se desgastassem com o uso gradual em vez do uso extremo (como um grande choque repentino), a categoria de desgaste estaria envolvida. Se um choque repentino foi a principal causa da falha, um teste de vida altamente acelerado pode ser mais apropriado.

Configurando um teste

Projetar um teste envolve considerar quais fatores afetam o objeto de teste, o que você já sabe sobre o comportamento do objeto de teste e o que deseja aprender com o teste.

Condições de Teste

Todos os fatores pensados ​​para influenciar o objeto de teste devem estar envolvidos e os testes devem ser conduzidos em vários níveis de cada fator. Níveis de estresse mais altos irão acelerar mais o teste, entretanto a causa da falha ou outra resposta medida não deve ser alterada. Por exemplo, derreter componentes em um circuito alteraria o motivo da falha do circuito. Aumentar o número de testes ou o número de objetos de teste em cada teste geralmente aumenta a precisão com que se pode inferir o comportamento do objeto de teste nas condições operacionais.

Escolha um modelo

Um modelo é uma equação que relaciona com precisão o desempenho de um objeto de teste aos níveis de estresse nele. Isso pode ser referido como um modelo de aceleração, com quaisquer constantes chamadas fatores de aceleração. O modelo de aceleração geralmente está relacionado aos tipos de materiais ou componentes testados. Algumas equações usadas para modelos de aceleração são Arrhenius para fadiga em altas temperaturas, Eyring para temperatura e umidade e o modelo Blattau para ciclos de temperatura.

Quando o modelo é conhecido com antecedência, o teste precisa apenas identificar os parâmetros para o modelo, porém é necessário garantir que o modelo que está sendo usado foi bem verificado. Os modelos estabelecidos devem mostrar concordância entre extrapolações de dados acelerados e dados observados em uma gama de fatores de estresse.

Quando o modelo apropriado não é conhecido com antecedência, ou existem vários modelos aceitos, o teste deve estimar qual modelo se ajusta melhor com base no contexto do teste e nos resultados do teste. Mesmo que dois modelos ajustem os dados em altas tensões igualmente bem, eles podem diferir em ordens de magnitude em tensões mais baixas. Esse problema pode ser abordado por mais testes em uma gama maior de tensões, no entanto, a causa da falha deve permanecer inalterada. Uma possível abordagem pré-experimento para minimizar isso é estimar quais dados você espera do teste, ajustar um modelo aos dados e determinar se alguém seria capaz de tirar conclusões confiáveis ​​se tudo corresse conforme o esperado.

Fatores de aceleração

A inferência dos resultados de um teste de vida acelerado requer a capacidade de relacionar a resposta do objeto de teste (vida útil, corrosão , eficiência, etc ...) aos níveis de fatores de estresse aplicados ao longo do tempo.

Como alguém influencia o efeito do tempo depende muito do que se está medindo. Por exemplo, um teste que mede a vida útil pode olhar apenas para o tempo médio até a falha dos objetos de teste ou pode tentar ajustar uma distribuição estatística aos dados. Isso geralmente é conhecido como distribuição de vida, cuja função de densidade de probabilidade representa a proporção de produtos que falham em um determinado momento. Várias distribuições para esse propósito são as distribuições exponencial , Weibull , log-normal e gama . Em qualquer caso, os parâmetros estariam relacionados aos assuntos de teste e aos níveis dos fatores de estresse sendo testados.

Como um exemplo simplificado, considere um objeto de teste com uma distribuição de vida que corresponde aproximadamente a uma distribuição normal. Testes em vários níveis de estresse produziriam valores diferentes para a média e o desvio padrão da distribuição. (seus parâmetros) Pode-se então usar um modelo conhecido ou tentar ajustar um modelo para relacionar como cada fator de estresse influenciou os parâmetros de distribuição. Essa relação seria então usada para estimar a distribuição da vida nas condições operacionais.

Teste de Vida Acelerado por Step-Stress

Um ALT de estresse de degrau é uma variante do ALT que testa um componente em vários níveis de estresse, um após o outro. Os componentes que sobrevivem a um teste são imediatamente submetidos ao próximo. Eles são amplamente modelados sob a suposição de que a sobrevivência de um produto depende apenas do nível atual de estresse e de quantos assuntos de teste falharam até agora. O ALT de estresse de escalonamento pode aumentar de baixo para alto, de alto para baixo ou por meio de uma combinação de níveis. Um teste ALT de estresse escalonado que está interessado em extrapolar uma distribuição de vida para condições operacionais constantes deve ser capaz de relacionar a distribuição de vida observada sob alterações de estresse com uma de tensões constantes.

Veja também

Referências