【摘要】:结构完整性是指机械部件能够完成设计预想的功能或作用的程度。影响结构完整性的最主要因素是缺陷。若完整性得不到保证,则修正原有设计,比如更换材料,直至达到要求。即使缺陷尺寸不断增大,只要其扩展规律符合断裂力学分析结果,结构完整性就可以得到保证。实时修正使用条件、设计寿命或检修周期,既能保证结构的完整性,又能使经济性要求得到满足。
断裂力学是以缺陷或裂纹的存在作为前提来展开分析的。一般机械部件不希望材料有缺陷。因此,机械部件的强度设计主要是根据材料力学的理论来进行的,断裂力学起辅助作用,主要用来对基于材料力学设计的部件进行结构完整性评定。
结构完整性是指机械部件能够完成设计预想的功能或作用的程度。影响结构完整性的最主要因素是缺陷。缺陷有多种,包括:材料的固有缺陷,如非金属杂质等;制造加工时产生的缺陷,如焊接缺陷、加工刀痕等;使用过程中产生的缺陷,如腐蚀坑、磨损、疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹。在设计时对所有这些缺陷都加以考虑是不现实的。所以,在多数情况下都是按材料力学理论来进行设计,然后利用断裂力学理论进行结构完整性评定。
在设计阶段,通常假定设计好的机械部件中有适当大小的缺陷(如对于核电设备,假定其中存在大小为材料厚度1/4的表面缺陷),根据设计载荷进行结构完整性评定。若完整性得不到保证,则修正原有设计,比如更换材料,直至达到要求。(www.xing528.com)
在机械部件投入使用前,要对主要部位进行无损探伤,根据检测结果,估算该缺陷尺寸扩展到临界尺寸时机械部件的使用时长,由此进行完整性评定,或确定检修周期的长短。若通过无损探伤未检测出缺陷,则假定缺陷尺寸刚好等于最小检测能力所对应的尺寸。
在机械部件使用过程中,根据实测的载荷对剩余寿命进行估算时,对使用前检测出的缺陷进行连续监测,以保证寿命估算精度。即使缺陷尺寸不断增大,只要其扩展规律符合断裂力学分析结果,结构完整性就可以得到保证。实时修正使用条件、设计寿命或检修周期,既能保证结构的完整性,又能使经济性要求得到满足。
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