2013注评《机电设备评估基础》预习：损伤零件寿命估算

第六章　机器设备寿命估算

　　知识点十、损伤零件寿命估算

　　有些缺陷的存在，并不意味着设备已丧失其使用价值。一般来说，它还有一定的安全使用寿命。

　　估算存在缺陷设备的剩余自然寿命，一般以断裂力学理论为基础，采用断裂韧性试验和无损检测技术手段进行。

　　一、疲劳断裂的基本过程

　　断裂力学理论认为：零件的缺陷在循环载荷的作用下会逐步扩大，当缺陷扩大到临界尺寸后将发生断裂破坏。这个过程被称为疲劳断裂过程。

　　疲劳断裂过程大致可分为四个阶段，即：

　　1.成核（10^－3mm～10^－4mm，第一阶段）；

　　2.微观裂纹扩展（10^－2mm～10^－1mm，第二阶段）；

　　3.宏观裂纹扩展（1mm～临界裂纹尺寸，第三阶段）

　　4.断裂（第四阶段）。

　　其中，第一阶段为裂纹萌生阶段，第二、第三阶段为裂纹的亚临界扩展阶段。

　　在考虑了材料性能参量对裂纹扩展速度的影响后，帕利斯提出了以下裂纹扩展速度的半经验公式：

　　△K表示拉应力和裂纹尺寸对裂纹尖端附近应力的影响，称之为应力强度因子。

　　它的大小和应力α成正比，和裂纹长度σ的平方根成正比。

　　二、损伤零件疲劳寿命估算

　　三、影响裂纹扩展的其他因素

　　应力强度因子幅度ΔK是影响裂纹扩展的主要参数。除此之外，还有很多因素对裂纹的疲劳扩展有影响，如应力循环特征、加载频率、温度、环境介质等。

　　1.应力循环特征的影响。它对裂纹扩展速度影响比较大。

　　2.加载频率的影响。当Δk值比较高时，裂纹扩展速度和加载频率成反比关系。

　　3.温度的影响。对深埋裂纹，当温度低于蠕变温度时，温度对裂纹扩展速度无明显影响；对表面裂纹，高温对裂纹扩展速度影响比较大。