2013注評《機(jī)電設(shè)備評估基礎(chǔ)》預(yù)習(xí)：損傷零件壽命估算

第六章　機(jī)器設(shè)備壽命估算

　　知識點(diǎn)十、損傷零件壽命估算

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

　　估算存在缺陷設(shè)備的剩余自然壽命，一般以斷裂力學(xué)理論為基礎(chǔ)，采用斷裂韌性試驗(yàn)和無損檢測技術(shù)手段進(jìn)行。

　　一、疲勞斷裂的基本過程

　　斷裂力學(xué)理論認(rèn)為：零件的缺陷在循環(huán)載荷的作用下會逐步擴(kuò)大，當(dāng)缺陷擴(kuò)大到臨界尺寸后將發(fā)生斷裂破壞。這個(gè)過程被稱為疲勞斷裂過程。

　　疲勞斷裂過程大致可分為四個(gè)階段，即：

　　1.成核（10^－3mm～10^－4mm，第一階段）；

　　2.微觀裂紋擴(kuò)展（10^－2mm～10^－1mm，第二階段）；

　　3.宏觀裂紋擴(kuò)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(kuò)展階段。

　　在考慮了材料性能參量對裂紋擴(kuò)展速度的影響后，帕利斯提出了以下裂紋擴(kuò)展速度的半經(jīng)驗(yàn)公式：

　　△K表示拉應(yīng)力和裂紋尺寸對裂紋尖端附近應(yīng)力的影響，稱之為應(yīng)力強(qiáng)度因子。

　　它的大小和應(yīng)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(kuò)展的其他因素

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

　　1.應(yīng)力循環(huán)特征的影響。它對裂紋擴(kuò)展速度影響比較大。

　　2.加載頻率的影響。當(dāng)Δk值比較高時(shí)，裂紋擴(kuò)展速度和加載頻率成反比關(guān)系。

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