2013注評《機電設備評估基礎》預習：損傷零件壽命估算

第六章　機器設備壽命估算

　　知識點十、損傷零件壽命估算

　　有些缺陷的存在，并不意味著設備已喪失其使用價值。一般來說，它還有一定的安全使用壽命。

　　估算存在缺陷設備的剩余自然壽命，一般以斷裂力學理論為基礎，采用斷裂韌性試驗和無損檢測技術手段進行。

　　一、疲勞斷裂的基本過程

　　斷裂力學理論認為：零件的缺陷在循環(huán)載荷的作用下會逐步擴大，當缺陷擴大到臨界尺寸后將發(fā)生斷裂破壞。這個過程被稱為疲勞斷裂過程。

　　疲勞斷裂過程大致可分為四個階段，即：

　　1.成核（10^－3mm～10^－4mm，第一階段）；

　　2.微觀裂紋擴展（10^－2mm～10^－1mm，第二階段）；

　　3.宏觀裂紋擴展（1mm～臨界裂紋尺寸，第三階段）

　　4.斷裂（第四階段）。

　　其中，第一階段為裂紋萌生階段，第二、第三階段為裂紋的亞臨界擴展階段。

　　在考慮了材料性能參量對裂紋擴展速度的影響后，帕利斯提出了以下裂紋擴展速度的半經驗公式：

　　△K表示拉應力和裂紋尺寸對裂紋尖端附近應力的影響，稱之為應力強度因子。

　　它的大小和應力α成正比，和裂紋長度σ的平方根成正比。

　　二、損傷零件疲勞壽命估算

　　三、影響裂紋擴展的其他因素

　　應力強度因子幅度ΔK是影響裂紋擴展的主要參數。除此之外，還有很多因素對裂紋的疲勞擴展有影響，如應力循環(huán)特征、加載頻率、溫度、環(huán)境介質等。

　　1.應力循環(huán)特征的影響。它對裂紋擴展速度影響比較大。

　　2.加載頻率的影響。當Δk值比較高時，裂紋擴展速度和加載頻率成反比關系。

　　3.溫度的影響。對深埋裂紋，當溫度低于蠕變溫度時，溫度對裂紋擴展速度無明顯影響；對表面裂紋，高溫對裂紋擴展速度影響比較大。