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