可靠性失效分析常見(jiàn)思路（二）

　　(5)對系統中各事件之間的邏輯關(guān)系及條件必須分析清楚,不能有邏輯上的紊亂及條件上的矛盾。

　　例如,低合金超高強度鋼一般在低溫回火或等溫(馬氏體等溫或貝氏體等溫)淬火狀態(tài)下使用。在服役期間,低合金超高強度鋼也常發(fā)生斷裂失效(破壞)。失效樹(shù)的頂事件就是構件的破壞。這種破壞可由不同的事件——疲勞、過(guò)載、應力腐蝕開(kāi)裂及具有最大可能性的氫脆等等——造成的。這些事件,每一個(gè)都通過(guò)“或門(mén)”與頂事件相連(圖3)。斷口分析表明,失效殘骸的斷口形態(tài)不同于過(guò)載和疲勞。因此,過(guò)載和疲勞是不發(fā)展事件,并分別用棱形表示 中國可靠性論壇:http://kekaoxing.com/club

　　在圖3中。當然如果斷口分析不能排除這些事件時(shí),那么仍有必要進(jìn)一步地發(fā)展。對于氫脆來(lái)說(shuō),它是在臨界應力強度和臨界含氫量共同作用下發(fā)生的,因此臨界應力強度(圖3中的事件15)和臨界含氫量(圖3中的事件14)應采用“與門(mén)”與氫脆(圖3中的事件4)相連,其中臨界含氫量為不發(fā)展事件。

　　應力腐蝕開(kāi)裂(圖3中事件3)則是臨界應力強度(圖3中事件6)和造成開(kāi)裂元素的臨界濃度可以是臨界氫濃度(圖3中事件10),也可以是除氫以外的其他物質(zhì)的臨界含量(圖3中事件11),這樣事件10和事件11應用“或門(mén)”與事件7相連。事件10和事件11均為不發(fā)展事件,故均用棱形框表示?？梢钥闯?如果認為應力腐蝕開(kāi)裂與氫脆都是由于臨界應力強度上臨界氫濃度引起的,那末在失效樹(shù)的第一行不能區分應力腐蝕開(kāi)裂和氫脆,不過(guò),應力腐蝕開(kāi)裂和氫脆應該在斷裂源的起始位置上找到差別。應力腐蝕開(kāi)裂的臨界氫濃度應在暴露表面上顯示出來(lái),因此它的斷裂源一般在“暴露表面上”,而氫脆的臨界氫濃度可能在電鍍表面或次表面先達到,因此它的斷裂源應在電鍍表面上或次表面上。所以是應力腐蝕開(kāi)裂還是氫脆在失效樹(shù)的第二行就可以初步確定了。雖然應力腐蝕開(kāi)裂和氫脆的條件之一都是臨界應力強度,并且它們臨界應力強度都取決于構件上的載荷(事件8和事件16)和材料的流變應力大于材料的臨界門(mén)檻應力σi(當然,應力腐蝕的門(mén)檻應力數值與氫脆的門(mén)檻應力數值不同),但是由于應力腐蝕開(kāi)裂一般起始于暴露表面,構件的表面流變應力對構件的平均載荷不敏感,而對表面的加工缺陷等原因所造成應力集中或應變集中則十分敏感,因而在應力腐蝕系統中,加工缺陷處的流變應力大于材料的應力腐蝕門(mén)檻應力用“或門(mén)”與事件9相連;在氫脆系統中,由于氫脆一般起源于電鍍層的次表面,構件上的載荷(事件16)可以是施加的載荷(事件18)也可以是構件內部的殘余應力(事件19),故事件18和事件19用“或門(mén)”與事件16相連。材料的氫脆門(mén)檻應力受表面加工缺陷的影響較小,不需要進(jìn)一步的展開(kāi)分析(事件17為不發(fā)展事件)了。

　　從以上FTA法在構件斷裂失效分析中的具體應用情況可以看出,FTA法可以對特定的失效事件作層層深入地邏輯推理分析,在清晰的失效樹(shù)的幫助下,最后找到這一特定失效事件的失效原因或該構件的薄弱環(huán)節,因此,FTA法是進(jìn)行失效分析的好方法之一。

失效樹(shù)建立后可以進(jìn)行定性的也可以是定量的分析。失效樹(shù)的定性分析的目的是為了尋找系統的最薄弱的環(huán)節,即發(fā)現系統最容易發(fā)生失效的環(huán)節,以便集中力量解決這些薄弱環(huán)節,提高系統的可靠性。失效樹(shù)的定量分析的任務(wù)就是要計算或估計系統頂事件發(fā)生的概率及系統的一些可靠性指標。一般來(lái)說(shuō),多部件復雜系統的失效樹(shù)定量分析是十分困難的。有時(shí)無(wú)法用解析法求其精確結果,而只能用一些簡(jiǎn)化的方法進(jìn)行估算。

　　圖3某超高強度鋼構件破壞的失效樹(shù) kekaoxing.com/club

　　1.構件破壞2.過(guò)載3.應力腐蝕4.氫脆5.疲勞6.臨界應力強度7.造成開(kāi)裂元素的臨界濃度 8.構件上的載荷9.流變應力>σi10.臨界氫含量11.除氫以外,其它物質(zhì)的臨界含量12.加工缺陷>σi13.使用過(guò)程中的發(fā)展14.臨界氫含量15.臨界應力強度16.流變應力>σi17.構件上的載荷18.施加載荷>i19.殘余應力>Si

　　3 結語(yǔ)

　　失效分析思路是失效分析成敗的關(guān)鍵之