Modelos de aceleración de vida , arrhenius, eyring
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1-1
Los datos de vida (tiempos para falla) se obtienen de pruebas aceleradas en laboratorio
Obtener datos sobre los esfuerzos usados Obtener datos sobre los esfuerzos que el producto
encontrará bajo condiciones normales
1
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99
0 1000 2000
Normal
Pe
rce
nt
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Lognormal
Pe
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2 3 5
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2030406075909599
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WeibullP
erc
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t
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90
95
9798
99
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Exponential
Pe
rce
nt
Four-way Probability Plot for C1No censoring
Seleccione un modelo (o genere un modelo) que describa una característica de la distribución de un nivel a otro.
Los modelos de aceleración se derivan a menudo de modelos físicos o cinéticos relacionados al modelo de falla, por ejemplo:
Arrhenius Eyring Regla de Potencia Inversa para Voltaje Modelo exponencial de Voltaje Modelos de Dos: Temperatura / Voltaje Modelo de Electromigración Modelos de tres esfuerzos (Temperatura, Voltaje y
Humedad) Modelo Coffin-Manson de Crecimiento de
Fracturas Mecánicas
Elegir un modelo de aceleración física es similar a elegir un modelo de distribución de vida.
Primero identifique el modo de falla y que esfuerzos son relevantes (o sea que acelerarán el mecanismo de falla)
Luego verifique en literatura y otros proyectos que le den ejemplos de un modelo particular para este mecanismo de falla.
Algunos modelos tienen que ser ajustados para incluir un nivel de cambio para algunos esfuerzos o cargas. La falla nunca podría ocurrir debido a un mecanismo particular a menos que un esfuerzo (temperatura por ejemplo) este más allá de un valor de cambio. Un modelo para mecanismo dependiente de temperatura con un cambio en T = T0 podría verse como:
Tiempo para falla = f(T((T-T0))
Donde f(T) pudiera ser Arrhenius. Conforme la temperatura desciende hacia T0 el tiempo de falla aumenta hacia infinito en este modelo (determinístico) de aceleración.
Para el caso de la distribución de
Weibull, se tiene:
Una vez que se estiman los parámetros β, K y n, se pueden hacer predicciones de vida útil para diferentes valores de t y S.
Relación Weibull - Potencia Inversa :
19 de Febrero de 1859 - 2 de Octubre de 1927
(τ) = es la característica de la vida deseada (media, mediana, percentiles, etc.) Ta = es la variable de aceleración (valores en temperatura absoluta = Temp. °C + 273.15) Ea = es la energía de activación usualmente en voltios (eV) (k) = 8.6171x10-5 = 1 / 11 605 = (eV/ °C) es la constante de Boltzmann en electrón voltios por °C A y B parámetros de la relación a ser estimados.
El modelo de Arrhenius esa basado en la ecuación de Arrhenius que relaciona la velocidad de una reacción química con la temperatura.
Como cada reacción química tiene su propia energía de activación E, se admite la hipótesis de que los fallos son debidos a reacciones químicas, la tasa de fallo se
corresponde con la velocidad de reacción, la que puede modelizarse mediante la ecuación:
20 de Febrero de 1901 - 26 de Diciembre de 1981
El modelo de Eyring se basa en la ley de Eyring sobre al degradación, causa de fallos, que ocurre en un circuito cuando experimenta un proceso
químico (reacción química, difusión, corrosión, etc.) por efectos combinados de temperatura y voltaje.
El modelo tiene en cuenta la temperatura (puede ampliarse a otras variables) y se basa en el concepto de la teoría de los cuantos de energía,
es decir, la energía de activación necesaria para cruzar una barrera de energía e iniciar una reacción.
Indica la forma en que varia el tiempo de fallo cuando el circuito esta sometido a un esfuerzo.
En general los modelos con muchos coeficientes de aceleración (a, b, c, d, e, f, g, h, etc.) no interaccionan entre si, de modo que la variación de
un factor de estrés no influye en los demás factores.
Expresión parecida a la de Arrhenius.
Los valores de S (S1, S2, …) se encuentran en la norma MIL-HDBK-217F
Ejemplo: S = 0,1 corresponde a esfuerzos eléctricos débiles.
Se utiliza en condensadores y depende solo del voltaje. Su expresión es:
Que es una variación del Modelo de Tensión (Voltaje) y es utilizado también en condensadores.
Su expresión es:
Derivada del Modelo de Eyring Su expresión es:
Representa el mecanismo de fallo que ocurre en los conductores metálicos de película delgada, debido al
movimiento de los iones hacia el ánodo que es acelerado por altas temperaturas y densidad de corriente. La formula es
parecida a la de Eyring. Su expresión es:
J = Densidad de corriente. E = Energía de activación de valor típico entre 0.5 y 1.12 eV n = 2 (valor común)
Incorpora el factor de la humedad y juega un papel importante en muchos mecanismos de fallo que dependen
de la corrosión o del movimiento iónico. Su expresión es:
J = Densidad de corriente. E = Energía de activación de valor típico entre 0.5 y 1.12 eV n = 2 (valor común) RH = Humedad relativa
Incorpora términos que relacionan los ciclos de stress o de frecuencia o de cambios de temperatura. Se ha usado con éxito en circuitos que se calientan
o enfrían cíclicamente al conectarse y desconectarse del circuito. Su expresión es:
Para modelar diversos efectos de estrés
Para distribuciones de la familia log-localización escala (Weibull, exponencial, lognormal)
Con media:
Y modelo de regresión:
Sus residuos se definen como:
Para modelar diversos efectos de estrés
Para distribuciones de la familia localización escala (Normal, Logística, valores extremos)
Con media:
Y - Tp:
Sus residuos se definen como:
Como resumen de los modelos se tiene:
BV
f Aet
BVkT
H
BkT
H
f eAeVAet
kT
H
n
f eAJt
RHVAet BkT
H
f
MAXf TGTAfN
B
f AVt Regla de Potencia (inversa) para Voltaje
Modelo de Voltaje Exponencial
Modelos de dos esfuerzos Temperatura/Voltaje
Modelo de Electromigración
Modelos de tres esfuerzos
(Temperatura, Voltaje, Humedad)
Modelo de crecimiento de Fisuras Mecánicas
http://books.google.com.mx/books?id=T6zqGALwitYC&pg=PA125&lpg=PA125&dq=modelos+de+aceleraci%C3%B3n+Eyring&source=bl&ots=b2R--sYOH7&sig=goCvYffAMZxS8IKNTbeDguJy1rI&hl=es&sa=X&ei=yRTBUe_eD8aRqQHHu4CYBA&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=modelos%20de%20aceleraci%C3%B3n%20Eyring&f=false
http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Arrhenius http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Eyring
Libro: Life Cycle Reliabilty Engineering