3.3. Воздействие температуры

Влияние низких и высоких температур на свойства материалов в боль­шинстве случаев носит диаметрально противоположный характер. Кроме того, быстрое изменение этих температур (в течение суток или нескольких часов) увеличивает эффект вредного их воздействия на машины.

Тепловые воздействия возникают как снаружи системы — солнечная ра­диация, тепло от близко расположенных источников, так и внутри систе­мы — выделение тепла электронными схемами, при трении механических узлов, химической реакции и др. Особенно вреден нагрев узлов при повы­шенной влажности окружающей среды, а также при циклическом измене­нии этих факторов.

Различают три вида тепловых воздействий:

Непрерывное. Рассматривают при анализе надежности систем, работаю­щих в стационарных условиях.

95

Г лава 3

Периодическое. Рассматривают при анализе надежности систем при по­вторно-кратковременном включении аппаратуры и изделий под нагрузку и при резких колебаниях условий эксплуатации, а также при суточном из­менении внешней температуры.

Апериодическое. Оценивают при работе изделий в условиях теплового удара, следствием чего являются внезапные отказы.

Повреждение изделий, вызванное стационарным тепловым воздействи­ем, обусловлено в основном превышением при эксплуатации предельно до­пустимого значения температуры.

Деформации изделий, возникающие при периодических тепловых воз­действиях, приводят к возникновению повреждений. На некоторые изделия одновременно с периодическим нагревом и охлаждением действуют и рез­кие изменения давления, что и приводит к повреждениям.

Высокая скорость изменения температуры (тепловой удар), имеющие место при апериодических воздействиях тепла, приводит к быстрому изме­нению размеров материалов, что является причиной повреждений. Этот факт чаще проявляется при недостаточном учете коэффициентов линейно­го расширения сопрягаемых материалов. В частности, при повышенных температурах заливочные материалы размягчаются, происходит расшире­ние сопрягаемых с ними материалов, а при переходе к отрицательным тем­пературам происходит сжатие заливочных материалов и растрескивание их в местах соприкосновения с металлами. При отрицательных температурах возможна значительная усадка заливочных материалов, следовательно, у электроизделий повышается возможность электрического перекрытия. Низкие температуры непосредственно ухудшают основные физико-механи­ческие свойства конструкционных материалов, повышают возможность хрупкого разрушения металлов. Низкие температуры существенно влияют на свойства полимерных материалов, вызывая процесс их стеклования, вы­сокие же температуры изменяют упругость этих материалов. Нагрев поли­мерных изоляционных материалов резко снижает их электрическую проч­ность и сроки службы.

При оценке показателей надежности технических изделий, входящих в системы, необходимы данные об изменениях температуры окружающего воздуха во времени.

Характер изменения температуры во времени описывается случайным процессом:

T(t )=T(t )+у(t ),

где: T — средняя температура, соответствующая времени t, °С; t — время от 0 ч 1 января до 24 ч 31 декабря;

у — случайная составляющая температуры, соответствующая време­ни t, °С. Среднее значение T рассчитывают по формуле:

96