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1、腐蚀疲劳可靠性分析方法——冯蕴雯 冯元生3腐蚀疲劳可靠性分析方法冯蕴雯 冯元生 摘要 阐明了腐蚀疲劳失效的机理及腐蚀疲劳失效设计准则;提出了腐蚀疲劳可靠性分析模型,对与腐蚀疲劳有关的变量的随机特性做了探讨和研究,并通过算例进一步阐明概念与算法,所示数据可供参考;对结构腐蚀疲劳可靠性做了方向性提示。关键词 腐蚀 疲劳 可靠性 全寿命中国图书资料分类法分类号TB114.3TG171TG111.8冯蕴雯 博士研究生在海水中则不锈钢降至原来的20%～55%,硬铝1 腐蚀疲劳失效的机理及其设计准则降至44%～49%。腐蚀疲劳是在腐蚀介质环境与交变应力的联腐蚀疲劳失效
2、过程包含在腐蚀介质作用下疲合作用下产生的。这是结构在腐蚀环境下常见的劳裂纹的萌生和扩展、裂纹的失稳扩展和断裂3个失效形式。若在设计、分析、维护方面未充分考虑阶段。腐蚀介质环境对前两个阶段的影响较大,对腐蚀疲劳失效,其危险性是很大的。以疲劳极限为第3个阶段的影响很小,可略去不计。在含水的腐蚀介质中,几乎所有的腐蚀介质对疲劳裂纹的萌生例:在淡水条件下,低碳钢的疲劳极限降至原来的起作用,这种作用有时以简单现象表现出来,如通70%～75%,各种不锈钢降至原来的25%～过腐蚀坑造成局部应力集中,有时则呈现出极复杂65%,铝合金中的硬铝降至原来的55%～60%,的现象;在裂
3、纹扩展阶段,气体腐蚀介质或含水的腐蚀介质都使裂纹扩展速率提高,对于高强度合金3高等学校博士学科点专项基金资助项目(21—94)收稿日期:1997—11—12 修回日期:1999—02—16材料,产生氢脆是加速疲劳裂纹扩展的主要机理。(2)焊缝冷却至低温阶段后辅助热源再冷却时能保证其拉伸作用,得到焊接残余应力较低的焊接接头。参考文献1Prokhorov.金属的晶间强度,焊接裂纹问题译文集.北京:科学出版社,1962:21～262关桥,郭德伦,李丛卿等.焊接学报,1990,11(4):231～237图11 辅助热源与焊接热源共同作用时的温度场3林德超,史耀武,蔡洪
4、能.压力容器,1996,13和应力场(Qv2=200Jömm,L=50mm,(6):27～31辅助热源冷却开始时间为焊后6000s)4陈楚.数值分析在焊接中的应用.上海:上海交通大学出版社,1985:140～150助热源再冷却才能保证其拉伸作用,得到较低的(编辑 卢湘帆)焊接残余应力焊接接头。林德超 男,1964年生。北京航空工艺研究所(北京市 100024)3 结论航空连接重点实验室工程师、工学博士。从事焊接应力变形控制技术机理研究以及专用焊接设备的研制开发。已发表论文10余(1)随焊接热源一起加热和冷却的辅助热源篇。能使加热瞬时的板内应力重新分布,对焊接残余
5、史耀武 北京市 100022 北京工业大学材料学院应力的影响不大。陈少辉 广东省深圳市 518000 深圳市排水管理处·451·中国机械工程第10卷第4期1999年4月腐蚀疲劳失效的临界状态为裂纹扩展至临界裂纹线性安全边界方程。长度(在飞机设计中,还要考虑与损伤容限设计有目前,由使用统计所得的随机变量Tfu的数关的,与限止载荷相应的限止裂纹长度),可用下据很少;由试验得出的典型数据还有一些。但由于述公式表示:试验时一般未考虑载荷峰值大小的随机性,故须把这方面的影响补充进去加以修正。在大多数情a(tfu)=acr(1)况下,还应作随机变量函数的分布及其参数计算,式
6、中,a为裂纹长度;acr为临界裂纹长度;tfu为全此时往往采用一定程度的近似计算,故会带来一寿命时间(因为裂纹长度达到临界值时,结构即很定的近似性。现把随机变量函数Tfu表达成各基快会破坏)。本随机变量的形式常规设计准则通常以寿命形式表示,即Tfu=f(L,M,P,E,S,⋯⋯)(5)tde≤tfuöffu(2)式中,L为与载荷有关的重复载荷随机变量;M为式中,tde为设计寿命;ffu为安全系数,根据各种分与材料特性有关的材料随机变量;P为与加工特性散因素决定。有关的随机变量;E为与环境特性有关的随机变量;S为与形状、尺寸特性有关的随机变量。这里的2 腐蚀疲劳可
7、靠性分析模型每一个随机变量又有可能写成其基本随机变量的在研究腐蚀疲劳可靠性分析模型时,不再把函数。如重复载荷根据峰值、平均值、波形、频率可实际寿命看成定值量,而是直接把它取成能反映分为多组载荷,每组载荷可有一个以上随机变量。真实情况的随机变量,故实际全寿命随机变量(包3 与结构腐蚀疲劳有关的变量的随机特含裂纹形成和裂纹扩展)可用Tfu表示;至于设计性研究寿命tde(或称要求寿命),则通常仍用定值量表示。因此,可靠性设计准则可用下述公式表示:3.1 对分散程度的影响3R=P(Tfu>tde)≥R(3)3.1.1 最简载荷典型试件疲劳寿命离散性程度33式中,R为结构
8、可靠度;R为可靠度要求(
