YD_T 4379-2023 光纤寿命预测模型.docx

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1、ICS33.180.10CeS、133YD中华人民共和国通信行业标准YD/T43792023光纤寿命预测模型Optica1.fiber1.ifetimepredictionmode1.(IECTR62048:2014,Optica1.fibersRe1.iabi1.ityPower1.awtheory,NEQ)2023TI-O1.实施2023-07-28发布中华人民共和国工业和信息化部发布前言II引言Ii1范困12规范性引用文件13术语和定义I4符号I5寿命预测模型36模型参数测试方法46.1 与筛选相关的参数46.2 疲劳参数n46.3 强度分布相关的参数ma56.4 光纤承受外部应力Oa及

2、受力长度1.76.5 失效概率F8附录A（资料性）本文件与IECTR62048:2014相比的结构网整情况9附录B（规范性）寿命偿测模型导出过程10附录C（资料性）光纤与光缆可靠性寿命的关系31参考文献32本文件按照GB门、1.1-20204标准化工作导则第I部分：标准化文件的结构和起草规则2的规定起草.本文件参考IECTR62048:2014寸光纤一可靠性一用定律3起草，一致性程序为非等效，文件类型由IEC技术报告调整为我国的通信行业标准.本文件与IECTR62048:234相比在结构上做了比较多的调整，附录A中列出了本文件与IECTK62048:2OM的章条编号对照表。请注意本文件的某些内

3、容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任.本文件由中国标准通信化协会提出并打11.本文件起草单位：长飞光纤光缆股份有限公司、中国信息通信研究院、中国联合网络通信弊团有限公司、中国信息通信科技集团有限公司、北京邮电大学、成都泰瑞通信设备检测有限公司、中国电子科技集团公司第七研究所凯尔实哈空、江苏乐鼎股份有限公司、汕头高新区奥星光通信设备有限公司、四川乐飞光电科技有限公司、江苏南方通信科技有限公司、江苏中天科技股份有限公司、南京华信藤仓光通信有限公司、杭州富通通信技术股份有限公司.本文件主要起草人：张立岩、李嫡、段建彬、刘泰、沈世奎、刘聘、李春生、薛梦驰、李琳莹、范伟鹏、陈晓红、陈列、

4、周宇、华金婷、四珅瑞、王小泉、史坤盛。本文件给出了基于笨定律的光纤可靠性寿命预测理论模型,以及模型中所需光纤参数的测试方法.并在附录B中给出该模型的理论推导过程。林定律是根据经验推导出来的，但也有其他一些更具物理屈础的定律（例如，指数定律）”所有这些定律一般符合短期实睨数据结果，但会导致不同的长期预测结果.本模型可以正向使用，即通过测出参数计律出光纤理论寿命或失效概率，也可以反向应用，对可接受的f期寿命或故障率计算出允许的最大使用应力或其他参数的极值，寿命预测理论模型是基于一系列假设和经验公式得出的无法准确的预测实际的光纤寿命，一些光纤可能在最保守的预测之前断裂，而另一些光纤可旎比最乐观的预测

5、持续更长时间.寿命模型里面假设光纤参数是固定不变的，实际上光纤参数受环境影响很大.此外，光纤制造后，可能因布践、安装或其他操作而出现疲劳或损坏，这些过程都是无法预知和评估的.基于以上原因，光纤寿命预测模型主要用于光纤光缆结构、材料等设计及制造过程中分析光纤可旅性寿命的影响因素和趋势，通过理论模型计算出的结果不能作为光纤的性能指标要求或质址划定依据。光纤寿命预测模型1范B1.本文件给出r石英光纤基于的定律的机械可律性寿命预测模型及模型参数测试方法。本文件适用于石英光纤产M的机械可第性理论寿命预测和影响因素分析。2 JWe性引用文件下列文件的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中

6、，注R期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件：不注口期的引用文件，其附新版本（包括所有的修改单）适用于本文件，GB9771（所有部分）通信用单模光纤GB/T12357（所有部分）通信用多模光纤GB/T15972.30-2021光纤试舱方法规范第30部分机械性能的测量方法和试验程序光纤筛选试验（IEC60793-1-50:2010.MODGB/T15972.31-2021光纤试验方法规范第31部分机械性能的测后方法和试胎程序抗张强度（!EC60793-1-31:2019,MOD）GB/T15972.33-2008光纤试验方法规范第33部分机械性能的测量方法和试检程序光纤应力腐蚀敏感性参数（

7、IEC607934-33:2001.MOD）3 #wwx本文件没有需要界定的术语和定义.4 ff下列符号适用于本文件.a裂奴深度，单位为微米（Um）ar光纤玻璃层半径，单位为微米（Um）A材料比例参数，或动态疲劳威布尔线性拟合时的截距代号B裂奴强度保持参数（简称“B值”）,单位为占帕平方乘以秒（GPa?s）B0慢速卸载，快速卸载边界处的过渡B值，单位为吉帕平方乘以秒（GPa，s）uwoutCCoDEoFK,(OKc1.POmit1.砥nNpN(三)PPPRS()SPSfiniiiS0Ttatrt(DttVVcw1.应力应变非我性中的光纤在两卡行夹板间分开的距离，单位为亳米(mm)零应变项杨氏模

8、量,单位为吉帕(GPa)网光纤失效概率加应力强度因子，单位为吉伯乘以微米开方(Gpam,j)无临界应力强度因子，单位为吉帕乘以微米开方(GPa112)均匀应力下的光纤有效长度或等效拉伸长度，单位为米(km)纲均匀弯曲下的光纤长度，单位为米(km)筛选测试得到的平均存活长险,单位为千米(km)标距长度、参考长度，单位为千米(km)试人惰性威布尔参数(简称“m值”).动态疲劳得到的m值数静态疲劳得到的m值(应力腐蚀敏感性参数(简称“n值”)简箭选测试得到的单位长度平均断点率.单位为千米的倒数(kr)称单位长度匕强度小干S的裂纹数量,单位为千米的倒数(km-)光纤存活概率m筛选后光纤存活概率C光纤弯

9、曲半径，单位为米(m)微裂纹的强度，单位为吉帕(GPa),11筛选后的强度，单位为吉帕(GPa)好选后的鼓低强度，单位为吉帕(Gpi1.)慢喊布尔标距强度，单位为吉帕(Gpa)速时间变量单位为杪加动态疲劳时断裂时间，或筛选过程持续时间，单位为秒(三)效恒定应力条件下的寿命(失效时间)，或者糖态疲劳时间，单位为秒(三)筛选后寿命，单位为秒(三)快睁态疲劳曲线的截距速筛选测试的加教时间，单位为秒(三)加有效筛选时间，单位为秒(三)或筛选测试的卸教时间，单位为秒(三),微裂纹生长速率，单位为微米每秒(HnVS)微裂奴生长临界速率，单位为微米每秒(Mn)处光纤动态疲劳测试断裂应力。五对应的威布尔分布纵

10、坐标光纤动态疲劳特定m侑计免得到的威布尔分布纵型标的过渡值两点弯曲x穹曲长度与抗张长度之间等效换算系数Y微裂纹几何形状参数a筛选卸我卷数与微裂然参数的比率威布尔。值，单位为GPaskm（02mE特定应力下的应变;实时失效率.单位为秒的倒数（SJ）a平均失效率，弟位为秒的倒数（Sj）W）光纤微裂受到的应力,单位为吉帕（GPa）ftj实际使用过程中或静态疲劳测试时光纤受到的应力，单位为古帕（GPa）动态破劳测试时施加的应力速率，单位为古帕每秒（GPaZs）Otfr没有羟过筛选的光纤，动态疲劳测试褥到的断裂应力，单位为吉帕（GP;Im光纤动态域劳测试得到的从小到大排序后的断裂应力，单位为古柏（GPa

11、）Omax光纤动态疲劳测试最大固定应力，或光纤处于弯曲条件下所受G大张应力，单位为占帕（GPa）O（I）动态疲劳曲线的架距Op筛选应力.单位为吉帕（GPa）5寿命预测模型厘定律是基于脆性材料断黑理论的模型，本文件在窑定律基础上推挣出了光纤的寿命预测模型,见公式（D,模蟹中的许多卷数难以精确测里,因此在评估光纤寿命时各参数应采用保守取值。附录B中给出了寿命预测模型的详细推导过程.注1：!JIJ公式计算磨F机加，需给出假定的失效概率，反之亦然，在其他条件不犯,可以接受的失效概率趣乐计算出的赤翁越长。注2：码寿命计算模型是理论推导,卜渺J进行了侬多修设.如粗设环埴条件不发生妇匕光纤只受单一不变的力等

12、.是一种理想情况下的模型.姻犍ItH戈纤勃砌的W况,此时计算出的光纤翻也都是致卜年甚至更久，因此很雄进行阳獭E但该模3?给出形两命的势是对的，并在短期实险中得到了验证注3：通过模型可知，堰Mi受外部应力越Z受力K度地长，则同样条件卜和到的寿金榭氐,因此应尽腕免光纤在实际使IH过程中受力.附录哈出了光纤和光畿可靠性寿命的关系.公式（D中使用的舂数及其含义和取俏建议见去1,表1寿命模型参数、含义及取值建议窖数含义取仇建议t恒定应力条件下的失效时何，或先静态俄劳时间，即光纤寿命.吨位为gif算结果F光纤失效概率可以接受的故城率水平*为假设的IP有效箭途时Iab单位为$见6.IOP啼选嗟力.的位为GP

13、a0.69GPej1.兄实际徐达应力，见6.1Np蹄选为i得到的单位长度平均厮点率,单位为H见6.1oa实际便用过程中光纤爻到的外春应力,单位为GPa见&41.均匀应力下的光纤有效长度或等效拉伸长度,单位为ku;对于光纤受弯出应力条件，光纤受力长度血状换为拉伸应力的等效K收见&4n应力福性蜕密性代数见6.2.在归期光纤寿命或可靠性时，n应保守取性nd动态疲劳得到的成布尔杂数MA（作本征区域见6.36模型参数测试方法6.1 与筛选相关的参数在寿命模型中，与筛选相关的参数有3个，分别是箍选应力。,有效筛选时间1|和平均前选断点率这三个参数通过筛选测试获得，光纤筛选测试按出E5972碱定进行。筛选测

14、试通常为光纤制备过程中不可缺少的环节.筛选应力。P宜取GRT977I系歹JiGRT12357系列中规定的筛选应力水平0.6Gf或者取实际筛选应力水平。有效筛选时间tp的计算,首先依据实际筛选速率、筛选轮直径、筛选轮间距离等，计算整个筛选过程的加激时间t、持续时间ta和卸载!时间tu,然后采用公式计算出布效筛选时间.詈平均筛选断点率是通过/1产过程中进行大量笳选测试得到的结果统计，计算出平均百千米或千千米光纤的断点数，进而计算平均每千米的断点数，此处应取光纤实测值.6.2 疲劳参数n6.2.1 总则疲劳参数n反应了光纤表面微裂纹扩张的速率快慢，n值可以通过静态疲劳测试或者动态疲劳测试获得，其中涉态疲劳测试得到的为静态疲劳参数咯动态疲劳测武得到的为动态疲劳参数Inf1.g和11a原则上是等效的。62.2静态疲劳测试静态般劳测试描述了以恒定外加应力0a施加到长度为1.的被测光纤样品上，记录光纤从试验开始到断裂持续的时间t,通过Jft更测试可知.同一。a得到的t并不是固定值，而呈一定分布，在这里取tr的中位数或者或布尔分布失效微率50%对应的值(GB,T15972.3320)8附录G给出了具体计算方法兀根据光纤微裂纹的扩展理论，公式(3)给出J施归应力。a与光纤断裂时间IP之间的关系。Igt1(Oa)=IgtXDn1.goa(3)将一系列施加应力的对数值和与之对应的一系列失效时间