综合应力试验的主要测试项目有哪些

综合应力试验是通过模拟产品在实际使用中面临的多重环境与力学作用，将温度、湿度、振动、电压、腐蚀等多种应力源组合施加，以精准评估产品可靠性与耐久性的测试方法。相较于单一应力试验，它更贴近真实场景——比如汽车部件不仅要耐高低温，还要扛振动；户外电子设备不仅要防潮湿，还要抵辐射。这种“组合拳”式的测试能暴露产品在复杂工况下的潜在失效模式，是航空航天、汽车、电子等领域不可或缺的可靠性验证手段。本文将围绕综合应力试验的核心测试项目展开，拆解各项目的测试逻辑、实施细节与应用价值。

温度应力与机械应力组合试验

温度与机械应力的组合是综合应力试验中最常见的项目之一，核心是模拟产品实际使用中同时遇到的热胀冷缩和力学振动、冲击作用。比如汽车发动机舱内的电子元件，既要承受发动机启动时的快速升温（从-20℃到100℃只需几分钟），又要承受发动机运转时的持续振动（频率10-2000Hz）；再比如工业机器人的关节部件，高温作业环境下（80℃以上）还要做重复旋转运动，热应力和机械应力会同时作用。

这类试验做的时候一般分三步：首先定温度循环曲线，根据产品场景选范围——民用电子常选-40℃~125℃，工业设备可能到-50℃~150℃；其次确定机械应力类型，正弦振动模拟周期性载荷（比如发动机活塞运动），随机振动模拟复杂路况（比如颠簸路面）；最后把两者联动，确保温度变的时候机械应力也同步加上。

测试时要重点盯两个方面：结构有没有坏，功能好不好用。结构上，用激光位移传感器测部件变形量（比如塑料外壳热膨胀不能超0.5mm），用超声探伤查内部裂纹（比如金属支架应力集中的地方）；功能上，用实时采集系统测电子元件输出信号（比如传感器测量误差不能超±1%）。

典型的失效情况有：热应力导致焊点脱落（电子元件和PCB板连不上）、塑料件低温下被振动震裂（低温让材料变脆，振动加剧疲劳）、金属支架高温软化后弯了（扛不住振动载荷）。这种试验对汽车动力系统、航空发动机部件特别重要，能提前找出“热+振”一起作用下的隐患。

湿度-温度-振动三综合试验

湿度、温度、振动这三个凑一起，是户外电子设备的“死敌”——高湿度会加速材料老化腐蚀，温度变化会放大湿度的影响（比如高温让水分更容易钻进密封件），振动又会把已经被湿热削弱的结构连接搞坏。比如通信基站的射频模块，南方夏季35℃+90%RH的湿热环境里，还要扛台风天的强风振动（10-500Hz）；再比如户外光伏逆变器，既要耐雨淋后的高湿度，又要扛太阳晒的高温（60℃以上），还要受风机转动的振动。

试验的环境参数得贴近实际：湿度通常设85%RH~95%RH（模拟梅雨季节或沿海地区），温度循环速率5℃/min~10℃/min（模拟昼夜温差或天气突变），振动强度看产品重量——小型通信模块选1g~3g，大型逆变器可能到5g~10g。

关键要测的指标有三个：绝缘好不好、有没有腐蚀、信号传得怎么样。绝缘用兆欧表实时测（PCB板绝缘电阻得≥10MΩ，不然容易短路）；腐蚀看盐雾试验后的重量损失（金属部件不能超0.1%）；信号用网络分析仪测（射频模块信号衰减不能超0.5dB，否则通信质量差）。

常见的失效案例：密封胶因湿热膨胀失效导致进水（户外灯灯罩里积水）、PCB板铜箔被潮解腐蚀断了（基站模块信号中断）、连接器因振动+湿热导致接触不良（逆变器功率输出波动）。这种试验是户外照明、光伏设备出厂前必须过的“环境关”。

电压应力与环境应力叠加试验

电子电气产品除了环境应力，还会碰到电网电压波动——比如家用空调的压缩机控制器，夏天用电高峰时电压可能降到180V（额定220V），冬天变压器负载轻又可能升到240V；同时还要扛压缩机工作时的高温（50℃以上）。这种“电压+环境”的组合，比单独电压或温度试验更能测产品可靠性。

试验怎么做？先设温度循环（比如0℃~70℃，覆盖春夏秋冬），然后加电压波动——一般是额定电压的±20%，比如220V的产品就测180V~240V，频率保持50Hz（国内电网标准）。然后让产品持续运行，时间通常1000~2000小时（模拟几年的使用时长）。

监测的指标主要是电器性能：电流不能超额定值的1.1倍（不然会过载烧东西）、功率因数得≥0.9（不然电能浪费多）、温升不能超设计值（比如控制器外壳温度不能超80℃）。

失效情况通常是：电容被过压击穿（电压太高把电容弄坏）、继电器触点烧蚀（电压波动导致电流不稳，触点打火）、PCB板过流烧毁（电压低时电流变大，散热不好就烧）。这种试验是家电、工业控制设备必须过的“电+热”验证，能防止用户用的时候因为电压波动加高温坏机器。

疲劳应力与腐蚀应力协同试验

金属结构件的失效，很多时候是疲劳和腐蚀一起搞的鬼——疲劳让金属慢慢裂，腐蚀会加速裂纹扩展，两者协同比单独作用快得多。比如汽车底盘的悬挂弹簧，既要受车辆行驶时的循环载荷（10^5次以上压缩拉伸），又要受冬天融雪盐的盐雾腐蚀（NaCl浓度5%）；再比如海洋平台的钢桩，海水腐蚀（盐度3.5%）加上波浪的循环冲击（10^6次以上），疲劳和腐蚀会一起让钢桩裂开。

这类试验的流程一般是“腐蚀-疲劳”循环：先把样品放盐雾箱里（温度35℃，盐雾沉降量1~2mL/80cm²·h），喷2小时；然后拿到疲劳试验机上加循环载荷（比如弹簧加±1000N，频率10Hz），做10^4次；重复这个循环直到总次数到10^6次（模拟几年的使用）。

测试时要盯裂纹的情况：用超声探伤测裂纹深度（不能超0.1mm），用应变片测应力变化（不能超材料屈服强度的80%）；如果是弹簧这类零件，还要测疲劳寿命（比如设计要求10^6次不裂，要是提前断了就不合格）。

失效的例子比如：弹簧盐雾腐蚀后表面有小坑，循环载荷让小坑变成裂纹，最后断了；海洋钢桩腐蚀让壁厚变薄，波浪冲击的疲劳载荷把薄的地方冲裂。这种试验对汽车底盘、海洋设备、航空结构件很重要，能测出金属件在“腐蚀+疲劳”下的寿命。

冲击应力与温度循环复合试验

有些产品会突然受冲击，同时还在温度变化的环境里——比如军工的炮弹引信，发射时受高过载冲击（1000g以上），还要受高空-50℃的低温；再比如手机掉地上的时候，冬天-10℃的低温下，屏幕和机身的冲击应力会比常温下大很多（低温让塑料和玻璃变脆）；还有汽车安全气囊的传感器，撞车时的冲击（50g以上）加上发动机舱的高温（80℃以上），两种应力会同时作用。

试验的做法是：先做温度循环（比如-50℃~60℃，覆盖产品可能遇到的温度范围），完成10个循环后，用冲击台加冲击——一般是半正弦波，峰值加速度看产品：手机可能100g，军工产品到1000g，脉冲持续时间11ms左右（模拟实际冲击的时间）；然后X、Y、Z三个方向各冲一次。

测试后要检查什么？结构完整性和功能可靠性。结构上，看外壳有没有裂（比如手机屏幕有没有碎）、内部零件有没有松（比如引信的触发机构有没有掉）；功能上，测产品能不能正常工作——比如安全气囊传感器受冲击后能不能发出点火信号，手机受冲击后能不能正常开机、触屏好不好用。

失效情况比如：引信低温下受冲击，触发机构卡滞（冻住了动不了）；手机低温掉地上，屏幕玻璃裂了（低温脆化加冲击）；安全气囊传感器高温下受冲击，电路断路（没法发信号）。这种试验对军工、消费电子、汽车安全部件很关键，能验证产品在“冲击+温度”下的可靠性。

多轴应力耦合试验

复杂结构件（比如飞机机翼、汽车车身、大型机械设备框架）在使用中，会受多个方向的应力——飞机机翼既要受飞行时的气动载荷（沿展向拉伸、弦向弯曲），又要受发动机的振动（多方向）；汽车车身过坑的时候，前后左右都会受冲击，还可能同时有转弯时的侧向力；工业机器人的手臂，做抓取动作时，上下、左右、旋转的力会一起作用。

多轴试验和单轴试验的区别，就是能模拟真实的多方向应力，而不是只测一个方向。试验用的设备是多轴振动台（3轴或6轴），能同时加X、Y、Z三个方向的振动，还能加温度循环（比如飞机机翼要测-60℃~150℃的温度差）。

测试时要测结构的应变和变形：用应变片贴在关键部位（比如机翼蒙皮的焊缝处），测应变值（不能超材料屈服应变的80%）；用3D激光扫描仪测整体变形（比如汽车车身过坑后的变形不能超设计值的10%）；还要测结构的固有频率（比如飞机机翼的固有频率不能和发动机振动频率重合，不然会共振坏）。

失效情况比如：飞机机翼蒙皮焊缝处因多轴应力裂了（单轴试验测不出来，多轴才会暴露）；汽车车身过坑加转弯时，侧梁变形超了（多方向力一起作用才会这样）；工业机器人手臂多轴运动时，关节处的轴承磨损加快（多方向应力让轴承受力不均）。这种试验是大型复杂装备结构设计的关键验证，能确保结构在多方向应力下不会坏。

热真空与辐射应力综合试验

航天产品要面对太空的极端环境：高真空（10^-5Pa以下，几乎没空气）、大温度差（向阳面150℃，背阳面-100℃）、宇宙辐射（质子、电子通量10^6粒子/cm²·s）。比如卫星的太阳能电池板，既要耐真空下的温度剧变，又要受宇宙辐射的照射；再比如载人飞船的舱外设备，真空环境下温度变化快，还得防辐射让电路出错。

这类试验得用专门的空间环境模拟舱：先抽真空到10^-5Pa以下，然后启动温度循环（-100℃~150℃，速率5℃/min），同时加辐射——电子辐射（能量1MeV）模拟范艾伦带的电子，质子辐射（能量10MeV）模拟太阳风的质子，剂量根据 mission 要求定（比如卫星要测100krad）。

测试指标主要是性能衰减：太阳能电池板的转换效率（衰减不能超5%）、卫星通信模块的发射功率（不能低于设计值90%）、半导体器件的单粒子翻转率（比如CPU的错误次数不能超1次/1000小时）。还要测材料的真空放气——比如密封件不能放气太多，不然会污染光学镜头。

失效情况比如：电池板在真空下脆化（没空气散热，温度剧变让材料开裂）、半导体器件单粒子翻转（宇宙射线打在芯片上，程序出错）、密封件真空放气失效（舱内进灰尘，影响设备）。这种试验是航天产品的“太空资格证”，没通过就没法上太空。