機械可靠性設(shè)計分析-文庫吧
2024-12-23 17:45 本頁面
【正文】 2022/2/4 12 載荷 ? 載荷的性質(zhì) ? 交變應力的形式 ? 對稱循環(huán)應力 —— 等值交變的拉伸、壓縮和剪切應力（圖 1(a)）。 ? 脈動循環(huán)應力 —— 單向應力，其應力值從零變化到最大， r=0，如圖 1(b)所示。 ? 非對稱循環(huán)應力 —— 應力值由最小到最大變化，最小應力既可能是正值（圖 1(c)），也可能負值。 ? 隨機循環(huán)應力 —— 實際運轉(zhuǎn)的機器，由于服役條件可能發(fā)生變化 2022/2/4 13 圖 1 交變應力的類型 +_0應力輻+_0應力輻 m in? m a x? m?a? a?時 間時 間+_0應力輻時 間+_0應力輻時 間( a ) ( b )( c ) ( d )2022/2/4 14 設(shè)計與幾何形狀及尺寸 ? 由于制造（加工、裝配）誤差是隨機變量，所以零、構(gòu)件的尺寸也是隨機變量 ? 設(shè)計方案的合理性和設(shè)計考慮因素不周到是零件失效的重要原因之一。例如： ? 軸的臺階處直角形過度，過小的內(nèi)圓角半徑，尖銳的棱邊等造成應力集中，這些應力集中處，有可能成為零件破壞的起源地 ? 對零件的工作條件估計錯誤，如對工作中可能的過載估計不足，造成設(shè)計的零件的承載能力不夠 ? 選材不當是導致失效的另一重要原因 ? 設(shè)計者僅根據(jù)材料的常規(guī)性能指標做出決定，而這些指標根本不能反映材料對所發(fā)生的那種類型的失效的抗力 2022/2/4 15 工作環(huán)境 ? 環(huán)境介質(zhì)與零件失效 ? 環(huán)境介質(zhì)包括氣體、液體、液體金屬、射線輻照、固體磨料和潤滑劑等。他們可能引起的零件失效情況列于 表 2中。 ? 對于某一零件失效原因的準確判斷，必須充分考慮環(huán)境介質(zhì)的影響。 ? 環(huán)境溫度與零件失效 ? 環(huán)境溫度可能引起的零件失效形式及分析思路列于圖 2中。 2022/2/4 16 表 2 環(huán)境介質(zhì)與零件失效 介質(zhì) 可能引起的失效 氣體：大氣、鹽霧氣氛、水蒸氣、氣液二相流（ CO， CO2）、含 H2S氣氛 氧化、腐蝕、氫脆、腐蝕疲勞、氣液流沖蝕 液體： Cl— 、 OH— 、 NaOH、 NO2— 、H2S、水－固（砂石） 腐蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞、氣蝕和泥沙磨損 液體金屬： HgCu合金； Cd、 Sn、 Zn－銅、 Pb－銅， Nb、 K－不銹鋼 液體汞脆、液體金屬脆化、合金中的 Ni、 Cr元素在液體 Pb中發(fā)生選擇性溶解，液體金屬腐蝕 中子輻照，紫外線照射 造成材料脆化，造成高分子材料老 化 磨料：礦石、煤、巖石（潤滑劑）、泥漿、水溶液 磨粒磨損，腐蝕磨損綜合作用 2022/2/4 17 圖 2 與溫度有關(guān)的零件失效的分析 溫 度 場變 化 分 布 、 大 小 、 梯 度恒 溫 周 期 波 動 均 勻 非 均 勻低 溫 高 溫低 應 力脆 斷熱 應 力熱 變 形 熱 腫 脹 熱 疲 勞低 周 疲 勞疲 勞 蠕 變 持 久 強 度交 互 作 用機 械 應 力2022/2/4 18 材料性能與生產(chǎn)情況 ? 生產(chǎn)中的隨機因素非常多 ? 如毛坯生產(chǎn)中產(chǎn)生的缺陷和殘余應力、熱處理過程中材質(zhì)的均勻性難保一致、機械加工對表面質(zhì)量的影響等，裝配、搬運、儲存和堆放等，質(zhì)量控制、檢驗的差異等，以上因素構(gòu)成了影響應力和強度的隨機因素。 ? 零件的失效原因還與材料的內(nèi)在質(zhì)量以及機械制造工藝質(zhì)量有關(guān)。 ? 冶金質(zhì)量 ? 機械制造工藝缺陷 2022/2/4 19 使用維護情況 ? 主要指使用中的環(huán)境影響和操作人員和使用維護的影響 ? 如工作環(huán)境中的溫度、濕度、沙塵、腐蝕液（氣）等的影響，操作人員的熟練程度和維護保養(yǎng)的好壞等。 ? 機器的使用和維修狀況也是失效分析必須考慮的一個方面。 ? 機器在使用過程中超載使用，潤滑不良，清潔不好，腐蝕生銹，表面碰傷，在共振頻率下使用，違反操作規(guī)程，出現(xiàn)偶然事故，沒有定期維修或維修不當?shù)龋紩斐闪慵脑缙谄茐摹? 2022/2/4 20 應力－強度干涉理論 ? 應力－強度干涉模型 ? 在機械產(chǎn)品中，零件（部件）是正常還是失效決定于強度和應力的關(guān)系。 ? 當零件（部件）的強度大于應力時，其能夠正常工作； ? 當零件（部件）的強度小于應力時，其發(fā)生失效。 ? 因此，要求零件（部件）在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)能夠承載，必須滿足以下條件 ?
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