Trong môi trường thị trường cạnh tranh cao hiện nay và bối cảnh toàn cầu hóa, để nhanh chóng và thành công chiếm lĩnh thị trường trong và ngoài nước, sản phẩm không chỉ phải đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất mà còn phải cải thiện khả năng thích ứng với môi trường và độ tin cậy của sản phẩm. Do đó, thử nghiệm môi trường và thử nghiệm độ tin cậy tuân thủ các nhu cầu của thị trường và được mọi tầng lớp trong và ngoài nước coi trọng. Bài báo này tập trung vào mối quan hệ giữa thử nghiệm môi trường và thử nghiệm độ tin cậy.

1.Khái niệm và nội dung nghiên cứu 

Kiểm tra môi trường là một phần quan trọng của kỹ thuật môi trường, đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển, sản xuất, lưu trữ và sử dụng sản phẩm. Đây là phương tiện quan trọng để đảm bảo khả năng thích ứng với môi trường của sản phẩm.

Kiểm tra môi trường là quá trình áp dụng các điều kiện môi trường nhất định vào sản phẩm theo các phương pháp và quy trình nhất định để kiểm tra khả năng thích ứng với môi trường của sản phẩm. Điều kiện môi trường bao gồm môi trường tự nhiên, môi trường sử dụng và môi trường phòng thí nghiệm. Có thể chia thành các loại sau theo thuộc tính của các yếu tố môi trường:

1) Các yếu tố khí hậu, bao gồm nhiệt độ , độ ẩm , áp suất không khí , mưa , tuyết, băng, sương giá, cát và bụi , sương muối , khí ăn mòn, v.v.

2) Các yếu tố cơ học, bao gồm rung động , va chạm , lắc, gia tốc liên tục, nổ , động đất và tiếng ồn rung động

3) Các yếu tố sinh học, bao gồm nấm mốc, côn trùng, sinh vật biển, v.v.

4) Các yếu tố bức xạ điện từ, bao gồm nhiễu sóng vô tuyến, sét, trường điện và trường từ, v.v., chắc chắn bao gồm môi trường mới sau khi các môi trường này kết hợp lại.

Kiểm tra môi trường có thể được chia thành kiểm tra phát triển khả năng thích ứng với môi trường, kiểm tra nhận dạng môi trường, kiểm tra chấp nhận môi trường và kiểm tra thường quy về môi trường theo vai trò và nhiệm vụ của nó trong các giai đoạn khác nhau. Kiểm tra độ tin cậy cũng chạy qua tất cả các giai đoạn nghiên cứu và sản xuất sản phẩm để xác minh xem sản phẩm có chức năng ban đầu sau một khoảng thời gian hay không.

2. Thử nghiệm môi trường và độ tin cậy

Hiện nay, các tiêu chuẩn có thẩm quyền quốc tế trong lĩnh vực thử nghiệm môi trường và thử nghiệm độ tin cậy là MIL-STD-810F Phương pháp thử nghiệm môi trường và Hướng dẫn kỹ thuật và MIL-STD-781D Thử nghiệm độ tin cậy cho phát triển kỹ thuật, đủ điều kiện và sản xuất. Theo một nghĩa nào đó, bất kỳ thử nghiệm nào cũng có thể được coi là thử nghiệm môi trường, vì thử nghiệm luôn được tiến hành trong một môi trường nhất định. Do đó, thử nghiệm độ tin cậy cũng có thể được coi là thử nghiệm môi trường. Các thử nghiệm môi trường cũng bao gồm trong các thử nghiệm về độ bền, tuổi thọ, hiệu suất và các thử nghiệm cơ bản khác.

Thông thường, mọi người chỉ gọi một số giai đoạn thử nghiệm cụ thể trong quá trình phát triển sản phẩm là thử nghiệm môi trường. Theo quan điểm về độ tin cậy, các thử nghiệm môi trường và bất kỳ thử nghiệm nào khác đều nhằm mục đích cải thiện hoặc đánh giá hiệu suất của sản phẩm. Việc tiến hành các thử nghiệm này có lợi cho việc cải thiện độ tin cậy của sản phẩm. MIL-STD-781D nêu rõ rằng các thử nghiệm này có thể được coi là một phần của các thử nghiệm độ tin cậy. MIL-STD-785B Chương trình phát triển hệ thống và thiết bị và độ tin cậy sản xuất cũng chỉ ra rằng “Các thử nghiệm môi trường được mô tả trong 810F nên được coi là một phần ban đầu của quá trình phát triển và tăng trưởng độ tin cậy. Các thử nghiệm này phải được thực hiện ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển để đảm bảo có đủ thời gian và nguồn lực để khắc phục các khiếm khuyết phát hiện trong các thử nghiệm và các biện pháp khắc phục này phải được xác minh trong điều kiện chịu áp lực của môi trường và thông tin này phải được đưa vào hệ thống FRACAS như một phần không thể thiếu của phác thảo độ tin cậy”.

Có thể thấy từ các quy định về mục đích thử nghiệm của thử nghiệm môi trường và thử nghiệm độ tin cậy rằng cả hai đều nhằm mục đích phơi bày các khiếm khuyết trong thiết kế sản phẩm, vật liệu, thành phần và quy trình. So sánh các mục thử nghiệm của chúng, chúng ta có thể thấy rằng. Trong MIL-STD-810F, các điều kiện giá trị cực đại được áp dụng cho các giá trị ứng suất môi trường, trong khi ở MIL-STD-781D, yêu cầu mô phỏng nghiêm ngặt môi trường sử dụng thực tế và áp dụng các điều kiện môi trường điển hình. Ngoài ra, có sự khác biệt giữa hai tiêu chuẩn này về lượng ứng suất môi trường được sử dụng trong thử nghiệm, loại thử nghiệm, thời gian thử nghiệm và tiêu chí kết thúc thử nghiệm. Theo nghĩa rộng, thử nghiệm môi trường và bất kỳ thử nghiệm nào khác đều nhằm cải thiện hoặc đánh giá hiệu suất của sản phẩm, điều này có lợi cho việc cải thiện độ tin cậy của sản phẩm. Có thể thấy rằng thử nghiệm môi trường có liên quan chặt chẽ đến thử nghiệm độ tin cậy. Thử nghiệm môi trường là cơ sở của thử nghiệm độ tin cậy, đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ tin cậy của sản phẩm.

2.1 Mối quan hệ giữa thử nghiệm môi trường và thử nghiệm độ tin cậy

Kiểm tra môi trường là một loạt các thử nghiệm nhằm mục đích tìm ra các khiếm khuyết về thiết kế môi trường của sản phẩm, xác minh khả năng thích ứng của sản phẩm với môi trường khắc nghiệt trong suốt vòng đời của chúng và điều tra các đặc tính phản ứng của sản phẩm đối với các tác động của môi trường. Đối với các sản phẩm đã vượt qua thử nghiệm chức năng ở nhiệt độ phòng, trước tiên phải thực hiện nhiều thử nghiệm môi trường khác nhau để đảm bảo rằng sản phẩm sẽ không bị hư hỏng và có thể hoạt động bình thường trong nhiều môi trường khắc nghiệt khác nhau trong vòng đời tương lai. Do đó, thử nghiệm môi trường cơ bản hơn thử nghiệm độ tin cậy. Nó được thực hiện trước khi thử nghiệm độ tin cậy ở tất cả các giai đoạn phát triển và sản xuất sản phẩm.

Kiểm tra môi trường là kiểm tra cơ bản nhất của sản phẩm. Chỉ những sản phẩm đạt tiêu chuẩn kiểm tra về môi trường mới được đưa vào kiểm tra tăng trưởng độ tin cậy; sản phẩm đạt tiêu chuẩn kiểm tra chấp nhận về môi trường mới được đưa vào kiểm tra chấp nhận độ tin cậy. Do đó, có thể nói rằng kiểm tra môi trường là cơ sở và điều kiện tiên quyết của kiểm tra độ tin cậy. Kiểm tra độ tin cậy chỉ sử dụng kết quả nghiên cứu của kiểm tra môi trường về điều kiện môi trường. Độ tin cậy của sản phẩm kém thường là do sử dụng kém các điều kiện môi trường. Ví dụ, nhiệt độ cao sẽ gây ra lão hóa nhiệt, dẫn đến hỏng cách điện, nhiệt độ thấp sẽ gây giảm thể tích bộ phận, gây hư hỏng kết cấu, cát và bụi gây tắc nghẽn, độ ẩm gây ăn mòn điện và tác động rung động gây ăn mòn ứng suất.

Để đảm bảo sản phẩm có thể hoàn thành các chức năng được chỉ định trong điều kiện môi trường sử dụng và đạt được giá trị chỉ số độ tin cậy định lượng theo yêu cầu của hợp đồng, trước tiên cần phải hiểu các điều kiện môi trường sử dụng trong tương lai của sản phẩm và thực hiện thiết kế độ tin cậy của sản phẩm theo yêu cầu này. Tất cả các loại thiết kế và dự đoán độ tin cậy phải được kết hợp với ứng suất môi trường thích hợp. Về mặt nâng cao độ tin cậy của sản phẩm, thử nghiệm môi trường đóng vai trò quan trọng. Cực đoan hơn, nếu không có thử nghiệm môi trường, không thể xác định chính xác chất lượng sản phẩm và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Thử nghiệm môi trường càng xác thực thì độ tin cậy của sản phẩm càng cao. Loại và số lượng ứng suất môi trường phải tham khảo kết quả nghiên cứu thử nghiệm môi trường.

Đồng thời, hai loại thử nghiệm này về cơ bản áp dụng các phương pháp thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và được tiến hành trong môi trường được kiểm soát cụ thể. Thiết bị môi trường và phương pháp thử nghiệm được sử dụng, bao gồm các nguyên tắc thiết kế đồ gá tương ứng, có thể được sử dụng để tham khảo. Nghiên cứu các điều kiện môi trường được sử dụng cho các thử nghiệm môi trường cung cấp thông tin tiên quyết để thiết lập các điều kiện thử nghiệm độ tin cậy. Đồng thời, việc xác định các giá trị nhiệt độ và độ rung trong hồ sơ thử nghiệm độ tin cậy về cơ bản giống như việc xác định các điều kiện môi trường tương ứng. Có thể coi thử nghiệm môi trường là cơ sở và tiền đề của thử nghiệm độ tin cậy và nhiều thử nghiệm môi trường nên được thực hiện trước khi thử nghiệm độ tin cậy để cung cấp thông tin và cơ sở cho thử nghiệm độ tin cậy.