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第四節(jié)　損傷零件壽命估算

常規(guī)疲勞壽命計(jì)算都是在假定材料沒(méi)有任何缺陷的條件下進(jìn)行的。但是，在評(píng)估中所遇到的設(shè)備，特別是在役設(shè)備通常帶有某些缺陷，如使用中形成的裂紋或制造中形成的裂紋、夾渣等。這些缺陷的存在，并不意味著設(shè)備已喪失其使用價(jià)值。一般來(lái)說(shuō)，它還有一定的安全使用壽命。

故在評(píng)估一些造價(jià)很高的大型結(jié)構(gòu)件及大型壓力容器等設(shè)備的價(jià)值時(shí)，要求評(píng)估人員能科學(xué)地估算其剩余自然壽命。

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(wú)損檢測(cè)技術(shù)手段進(jìn)行。

一、疲勞斷裂的基本過(guò)程

疲勞斷裂過(guò)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(duì)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：

da/dN=A(ΔK)ⁿda/dN

△K表示拉應(yīng)力和裂紋尺寸對(duì)裂紋尖端附近應(yīng)力的影響，稱(chēng)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(zhǎng)度σ的平方根成正比。

二、損傷零件疲勞壽命估算(重點(diǎn))

式中：a₀——初始斷裂尺寸;

a_c——臨界斷裂尺寸。

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(duì)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。

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