工程中的一體化疲勞耐久管理
Ian M.Austen 林曉斌 譯
摘要 建立了一體化耐久管理概念,定義了什么是耐久,簡單說明了為什么在工程中需要一體化的耐久管理,如何進行管理才能有效地解決工程中的疲勞耐久問題。簡單介紹了疲勞技術發展史上的一些重大事件以及一些當前常用的疲勞技術,闡述了疲勞分析和疲勞試驗之間的關系,疲勞的統計性質,描述了一體化耐久管理過程中所涉及的主要工程任務。最后給出了幾個在分析和試驗領域里如何使用一體化耐久管理方法的例子。
關鍵詞 一體化耐久管理 抗疲勞設計 計算機輔助工程
中國圖書資料分類法分類號 TH17 TP202
1 定義
什么是一體化耐久管理?它的概念可以分兩步建立:首先建立一個“耐久性”工作定義,然后揭示為了成功地解決工程結構的完整性,以及相關的經濟及戰略問題,為什么它的管理必須一體化。
對于一個產品、零件或結構,一個非常簡單但完全準確的耐久性定義是“在預期長的時間里完成它應該做的事的能力”。對于一個新車設計,人們可能指定,不多不多正好241 350 km的耐久要求。可是,以抗疲勞損傷能力為主導的耐久并不是一個絕對定值。同一新車型的車由于司機不同,行駛的路況不同,將可能有不同的耐久失效里程,即耐久失效有一個范圍,這就需要進一步定義可靠性和堅固性。
可靠性是“在預期長的時間里有一半的機會完成它應該做的事”。一半的機會指的是50%的存活率或平均失效壽命,但產品制造商當然希望產品有高得多的存活率。
堅固性是“經得住它應該經得住的事,似乎什么也沒有發生的一種能力”。轎車的車主或司機期待車的性能在碰到路面凹坑或撞到路邊的鑲邊石后沒有顯著的改變。另外,他們會不合理地期待車的最后1 km性能與第1 km的性能同樣好。
損傷累積到一定程度,失效將會發生。失效可以定義為不能完成所要求的功能,或者更明顯地定義為疲勞開裂或完全斷裂。疲勞是一種機械損傷過程,在這一過程中即使名義應力低于材料的屈服強度,載荷的反復變化也將引起失效。疲勞一般包含裂紋萌生和隨后的裂紋擴展兩個過程,循環塑性變形是金屬產生疲勞的主要原因。
上面所提的概念和定義同樣適用于任何工程中,要求在它的工作環境下生存下來和耐久的東西。
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