舰面电子设备机柜防护失效分析与对策研究

针对某舰面电子设备与安装机柜在海洋大气自然环境试验中出现的内部凝露积水与表面腐蚀问题,通过理论分析,找到了其防护失效的主要原因,并根据失效分析结果,提出了工程上的改进措施与对策。     

电子设备热管冷板优化设计及试验研究

目的解决电子设备高热流密度芯片散热问题。方法建立主板模块传导冷却的热阻网络,设计研制一种低热阻结构的热管冷板,并对两种热管冷板在不同热流密度条件下进行模块及整机的常温和高温试验。结果常温试验中,CPU和GPU芯片温度在模块试验中下降了14.3℃和5.4℃,在整机试验中下降了7.2℃和6.1℃;高温试验中,CPU和GPU芯片温度在模块试验中下降了10.2℃和4.2℃,在整机试验中下降了9.1℃和7.5℃。结论热管冷板能提高整机环境适应性及可靠性,其结构设计方法可推广用于电子设备散热设计。     

动车组关键板卡失效分析与预防措施

目的 对动车组关键板卡进行失效分析,并提出预防改进措施.方法 通过对动车组运用过程中的环境分析,确定影响板卡性能的主要因素为温度与湿度应力.为缩短试验周期,设计恒温恒湿加速应力试验,快速暴露板卡及其元器件的薄弱环节.试验中受应力影响,板卡与元器件发生了不同程度的失效.通过对失效部件的物理化学性能进行分析,对板卡的使用环境与分析方法提出建议.结果 动车组板卡在高温高湿环境下的失效模式为电性能故障,由于密封不良,电感表面有纤毛和白色附着物,工作时温度过热导致漆包膜破损,从而使电感失效,焊点、PCB基材与三防漆未检测到失效老化.结论 电感、MOS管、电解电容等元器件受温湿度应力影响较大,且板卡的密封与使用环境也影响着板卡的使用寿命,日常使用应注重散热与密封.通过该项目研究为板卡失效预防提供了可行方法.     

DIN 75220标准阳光模拟试验与海南户外暴露试验对比研究

为了对比DIN 75220标准阳光模拟试验与我国海南户外暴露试验,以某型汽车整车和PC、PS标准板为研究对象,对自然曝晒试验和基于DIN 75220标准的整车阳光模拟试验中汽车典型部位微环境、汽车典型部件失效行为以及温度校正太阳辐射量的结果进行了对比研究。分析了2种试验方法中各统计量间的相关关系,进一步结合2种方法下的油漆件色差、内外饰件间缝隙变化结果以及关键部件典型失效问题,提出了适合用于模拟我国海南典型湿热自然环境的定制化阳光模拟试验循环。研究结果表明,基于DIN 75220标准的1个周期整车阳光模拟试验可以反映约80%的湿热自然环境整车曝晒试验3~6个月出现的失效问题。DIN 75220标准中,潮湿气候循环试验可以较好地模拟我国海南湿热自然环境,35个潮湿气候循环可以模拟海南整车自然曝晒1 a。     

铝合金表面阳极化层环境损伤失效行为研究

目的研究7B04铝合金硫酸阳极化层环境作用下的失效行为,分析单独盐雾试验和环境谱作用下阳极化层的损伤行为和影响因素。方法通过中性盐雾试验和环境谱周期性试验(盐雾试验+温度试验)研究了硫酸阳极化层在不同腐蚀时间或不同腐蚀周期下的腐蚀损伤变化过程,并采用体视显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察了不同腐蚀时间下或不同腐蚀周期下的表面形貌,结合有限元方法研究了阳极化层与铝合金基体热膨胀系数不匹配引起的热应力,定量分析了热应力对阳极化层失效行为的影响。结果经历中性盐雾试验和环境谱试验的硫酸阳极化层损伤失效现象是不一样的,中性盐雾试验中硫酸阳极化层主要呈鼓起开裂失效,而环境谱试验中硫酸阳极化层以开裂剥落失效为主。结论中性盐雾试验中硫酸阳极化层主要是腐蚀介质通过表面微孔进入基体,导致基体腐蚀阳极化层鼓起,而环境谱试验因温度作用产生的热应力引起了硫酸阳极化层的开裂,形成了腐蚀介质进入基体的通道,引起阳极化层的剥落。     

开关柜内凝露现象数值模拟研究

对开关柜中的凝露现象进行了数值模拟研究,建立了开关柜中湿空气凝露现象的数学模型,分析了开关柜内湿空气初始相对湿度、外界环境温度、开关柜壁面与外界环境间的对流换热系数、冷凝壁面的位置等因素对开关柜内凝露现象的影响,结果表明:开关柜的初始空气相对湿度越大、环境温度越低、壁面与环境之间的对流换热系数越大,则冷凝速率越大。在本文模拟的情况中,当开关柜顶部与左壁面热边界条件相同时,在开关柜顶部更容易产生凝露。     

某型步进电机驱动器在高原和沙漠环境下的失效分析

针对某型步进电机驱动器在高原、沙漠环境下模拟运行试验中出现的故障现象,通过故障和失效分析,找出了导致步进电机驱动器失效的主要原因：严酷的工作环境条件和元器件的选择不当。根据失效分析结果提出了相应的改进措施。     

引信寿命试验失效时间的检测研究

依据引信在贮存状态下的失效特点,建立了在引信寿命试验中失效时间分布的数学模型,并以某引信为研究对象进行了试验,利用迭代估计方法,对试验数据进行了分析,得到了引信寿命试验的失效估计时间。     

引信在长期贮存下老化行为的仿真模拟与分析

目的 厘清某型引信在贮存14 a后的失效模式,研究温度周期性交变对引信及其薄弱零件的影响。方法利用ANSYS workbench软件,建立基于时间硬化的蠕变仿真方法。以某型引信为研究对象,开展周期性温度交变的蠕变仿真,根据仿真计算结果和实物的对比分析,找出薄弱零件,分析其老化失效模式。结果 在每个周期内环境温度循环条件下,仿真时长设定为14 a,结果显示,引信整体蠕变应变率超过1%,平均压紧应力下降21%,松弛稳定性变弱,密封性在一定程度上变差。其中,引信电机外壳、电机扇叶、底部线路对接板为薄弱零件,容易发生失效行为。结论 引信贮存在典型西南湿热环境14 a后,周期性温度交变应力将导致引信出现缺陷,缺陷集中在电机外壳、电机扇叶、底部线路对接板处,应重点对这些部位进行防护。     

在役晶体管湿热试验失效模式及机理研究

目的 研究在役晶体管湿热试验的失效模式及失效机理,为减少晶体管失效提出改进建议。方法 选取长期贮存了10余年未失效的3型在役晶体管进行湿热环境试验,采用扫描电镜观测、电性能参数测试、离子色谱分析等方法研究晶体管失效的模式和失效机理。结果 晶体管经过2160h湿热试验后,有3.75%的晶体管发生失效,其中晶体管管腿断裂失效比例占2.50%,失效机理为应力腐蚀开裂;晶体管参数超标比例为1.25%,失效机理为器件背部或三防漆所含粘附离子引起的漏电。结论 湿热试验会加速在役晶体管的失效,其失效模式主要为因应力腐蚀开裂导致的管腿断裂以及因表面粘附离子引起的参数超差。建议在晶体管的寿命期内加强质量管理,改善不当的制管工艺,减少器件的内部缺陷及残余应力的存在,控制器件贮存环境的温湿度以及大气成分,杜绝氯离子等粘附离子及其他活性物质的引入。     

武器装备典型故障和环境效应统计分析

目的 针对武器装备典型故障环境效应进行统计并分析.方法 以收集到的208个试验故障为研究对象,统计分析近10年来武器装备进行环境试验后产生的各种环境效应,以及环境效应的分类、分布及失效原因等,获取武器装备环境试验失效的统计数据.结果 环境效应引起的故障主要集中在电子元器件和机械件的失效上,且电子元器件的失效所占比例在所...     

高速动能弹撞击装甲结构引起的螺栓连接失效及部件过载损伤研究

目的 验证和揭示高速动能弹对装甲结构的损伤机理。方法 聚焦高速动能弹打击装甲目标时,弹道冲击造成的靶标结构连接失效及部件过载损伤这2种损伤效应,以典型螺栓连接为研究对象,采用高速球形弹丸撞击螺栓连接结构的小尺寸试验对数值模拟方法和材料模型参数进行校验。在此基础上,采用数值模拟和冲击响应谱分析方法对高速动能弹打击全尺寸坦克进行模拟分析,获得撞击过程螺栓连接失效特征、主要影响因素及坦克典型位置部件的冲击加速度曲线和冲击响应谱曲线。结果 在小尺寸试验中,动能输入为0.042MJ时,螺栓连接未发生失效;但25.6MJ动能输入全尺寸坦克时,螺栓发生断裂而使连接失效。数值模拟结果揭示了螺栓发生断裂的主要原因。结论 输入动能大小、连接螺栓直径、模拟设备部件质量和撞击位置为螺栓是否断裂的主要影响因素。坦克某些位置的冲击响应谱曲线高于军用标准给出的临界曲线的下限甚至上限,表明这些位置的部件因高过载损伤导致失效的概率较高。     

鱼水雷延寿策略与试验技术探讨

针对水中兵器达到规定的贮存期后,如何对状态进行再评估,并通过维修、换件等手段延长装备服役年限,进一步发挥装备效益,通过阐述水中兵器延寿研究现状,详细分析了高温、低温和交变温度等因素对产品组成材料的影响及失效机理.在此基础上,以鱼雷为例,提出了贮存寿命加速试验设计流程,综合考核多种因素,确定贮存寿命加速试验的应力类型、全雷温度加速因子、温度加速试验应力和加速试验时间,建立了试验流程图.按照确定后的相关要素,制定了试验方案,明确了贮存失效和贮存寿命终止判据.综合记录数据、失效判定和试验情况,提出了试验结论和改进意见,为装备定寿指标确认和延寿措施制定提供依据支撑.     

流化床煤部分气化、热解脱硫过程试验研究

在一小型流化床试验台上进行煤部分气化、热解脱硫过程的试验研究.该试验系统由启动燃烧室、流化床本体、灰循环子系统、加料子系统、排渣子系统、蒸汽发生子系统以及测量控制子系统等组成.流化床本体直径为0.1m,高为4.22m,采用烟气夹套加热的方法维持床体温度.试验结果如下:当风煤质量比从2.5增加到5.0时,脱硫效率先增加后降低;当汽煤比从0.45增加到0.63时,脱硫效率也是先增加后降低;钙硫比增加,脱硫效率增加;床温升高,脱硫效率增加.与此同时,还研究了石灰石种类对脱硫效率的影响,以及气化、热解效率与脱硫效率间的相互关系.     

某型滑油温度传感器的可靠性强化试验

针对诱发滑油温度传感器故障模式的主要环境因素进行了分析,确定了影响滑油温度传感器可靠性的敏感环境应力。根据滑油温度传感器结构间的逻辑关系和可靠性框图,建立其故障树,找出了潜在薄弱环节作为可靠性强化试验的主要关注点。依据可靠性强化试验理论设计了试验方案,并制定了试验剖面。     

车辆强电磁脉冲条件下的分层防护及验证方法探讨

目的提高地面整车装备在强电磁脉冲环境中的生存能力,研究高场强条件下的分层电磁防护技术。方法研究强电磁脉冲干扰的车辆耦合途径,在综合考虑车辆生存能力、功能任务、费效比等因素的前提下,探讨从元器件级、设备分系统级、整车级进行电磁防护的方法,并提出验证方法。结果提出了基于分层的电磁防护措施,探讨了外部射频电磁环境适应性测试和电缆束瞬态传导敏感度测试等验证方法。结论要提高地面整车装备在强电磁脉冲环境中的生存能力,应当继续研究强干扰条件下的分层电磁防护技术,并通过整车试验进行防护效能验证。     

某机载军用加固液晶显示器的振动试验

针对某型机载军用加固液晶显示器在随机振动试验条件下出现的故障,进行了故障定位和失效机理分析。根据分析结果对故障采取了相应的纠正措施(用硅橡胶减振器代替失效的异戊橡胶减振器),通过试验验证,证明该措施显著提高了该显示器的振动环境适应性。     

某型橡胶减振器的加速老化寿命试验研究

目的对某型橡胶减振器进行加速老化试验研究,利用试验数据评估得到产品的贮存寿命。方法采用恒定应力加速试验方法,分四个温度应力量级,对橡胶减振器的压缩永久变形试样开展加速老化试验,获得试样的退化数据。对试验数据进行分析计算,评估得到橡胶减振器材料的贮存寿命。结果通过评估,得到该型减振器材料的贮存寿命能够达到12.36年,置信度大于0.99。同时利用减振器真实产品的老化试验验证了寿命评估结果。结论以温度为敏感应力,采用恒定应力加速贮存试验方法,可以在短时间内快速获得置信度较高的材料常温贮存寿命,结合真实产品验证评估结果,为类似产品的寿命预测提供支撑。     

难熔金属表面高温防护涂层研究进展与技术展望

回顾了难熔金属五大高温防护涂层体系的发展现状,即生成保护性氧化膜的金属间化合物涂层、贵金属涂层、生成保护性氧化膜的合金涂层、惰性氧化物陶瓷涂层以及玻璃陶瓷基复合涂层,总结了这些涂层的高温防护机理、制备方法以及失效机制。基于单一的传统高温防护涂层体系已经难以满足新一代高比冲姿、轨控火箭发动机以及高超声速飞行器热端部件对高温防护涂层提出的抗超高温氧化性能、优良的抗热震性能、良好的抗热冲刷(烧蚀)性能以及长服役寿命等性能需求的现状,简要介绍了过渡族金属的硼化物、碳化物等几种潜在的新型高温防护涂层材料体系,以及相应的涂层制备方法,这些新型涂层体系的发展有望满足现代宇航工业难熔金属热端部件的高温防护需求。