可靠性失效分析常見思路（二）

　　(5)對系統(tǒng)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(qiáng)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(qiáng)度鋼也常發(fā)生斷裂失效(破壞)。失效樹的頂事件就是構(gòu)件的破壞。這種破壞可由不同的事件——疲勞、過載、應(yīng)力腐蝕開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“或門”與頂事件相連(圖3)。斷口分析表明,失效殘骸的斷口形態(tài)不同于過載和疲勞。因此,過載和疲勞是不發(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(dāng)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。對于氫脆來說,它是在臨界應(yīng)力強(qiáng)度和臨界含氫量共同作用下發(fā)生的,因此臨界應(yīng)力強(qiáng)度(圖3中的事件15)和臨界含氫量(圖3中的事件14)應(yīng)采用“與門”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(yīng)力腐蝕開裂(圖3中事件3)則是臨界應(yīng)力強(qiáng)度(圖3中事件6)和造成開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(yīng)用“或門”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。可以看出,如果認(rèn)為應(yīng)力腐蝕開裂與氫脆都是由于臨界應(yīng)力強(qiáng)度上臨界氫濃度引起的,那末在失效樹的第一行不能區(qū)分應(yīng)力腐蝕開裂和氫脆,不過,應(yīng)力腐蝕開裂和氫脆應(yīng)該在斷裂源的起始位置上找到差別。應(yīng)力腐蝕開裂的臨界氫濃度應(yīng)在暴露表面上顯示出來,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(dá)到,因此它的斷裂源應(yīng)在電鍍表面上或次表面上。所以是應(yīng)力腐蝕開裂還是氫脆在失效樹的第二行就可以初步確定了。雖然應(yīng)力腐蝕開裂和氫脆的條件之一都是臨界應(yīng)力強(qiáng)度,并且它們臨界應(yīng)力強(qiáng)度都取決于構(gòu)件上的載荷(事件8和事件16)和材料的流變應(yīng)力大于材料的臨界門檻應(yīng)力σi(當(dāng)然,應(yīng)力腐蝕的門檻應(yīng)力數(shù)值與氫脆的門檻應(yīng)力數(shù)值不同),但是由于應(yīng)力腐蝕開裂一般起始于暴露表面,構(gòu)件的表面流變應(yīng)力對構(gòu)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(yīng)力集中或應(yīng)變集中則十分敏感,因而在應(yīng)力腐蝕系統(tǒng)中,加工缺陷處的流變應(yīng)力大于材料的應(yīng)力腐蝕門檻應(yīng)力用“或門”與事件9相連;在氫脆系統(tǒng)中,由于氫脆一般起源于電鍍層的次表面,構(gòu)件上的載荷(事件16)可以是施加的載荷(事件18)也可以是構(gòu)件內(nèi)部的殘余應(yīng)力(事件19),故事件18和事件19用“或門”與事件16相連。材料的氫脆門檻應(yīng)力受表面加工缺陷的影響較小,不需要進(jìn)一步的展開分析(事件17為不發(fā)展事件)了。

　　從以上FTA法在構(gòu)件斷裂失效分析中的具體應(yīng)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,在清晰的失效樹的幫助下,最后找到這一特定失效事件的失效原因或該構(gòu)件的薄弱環(huán)節(jié),因此,FTA法是進(jìn)行失效分析的好方法之一。

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

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

　　1.構(gòu)件破壞2.過載3.應(yīng)力腐蝕4.氫脆5.疲勞6.臨界應(yīng)力強(qiáng)度7.造成開裂元素的臨界濃度 8.構(gòu)件上的載荷9.流變應(yīng)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.使用過程中的發(fā)展14.臨界氫含量15.臨界應(yīng)力強(qiáng)度16.流變應(yīng)力>σi17.構(gòu)件上的載荷18.施加載荷>i19.殘余應(yīng)力>Si

　　3 結(jié)語

　　失效分析思路是失效分析成敗的關(guān)鍵之