可靠性失效分析常見思路（二）

　　(5)對系統中各事件之間的邏輯關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)淬火狀態下使用。在服役期間,低合金超高強度鋼也常發生斷裂失效(破壞)。失效樹的頂事件就是構件的破壞。這種破壞可由不同的事件——疲勞、過載、應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不同于過載和疲勞。因此,過載和疲勞是不發展事件,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,那么仍有必要進一步地發展。對于氫脆來說,它是在臨界應力強度和臨界含氫量共同作用下發生的,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”與氫脆(圖3中的事件4)相連,其中臨界含氫量為不發展事件。

　　應力腐蝕開裂(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的臨界含量(圖3中事件11),這樣事件10和事件11應用“或門”與事件7相連。事件10和事件11均為不發展事件,故均用棱形框表示?？梢钥闯?如果認為應力腐蝕開裂與氫脆都是由于臨界應力強度上臨界氫濃度引起的,那末在失效樹的第一行不能區分應力腐蝕開裂和氫脆,不過,應力腐蝕開裂和氫脆應該在斷裂源的起始位置上找到差別。應力腐蝕開裂的臨界氫濃度應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。所以是應力腐蝕開裂還是氫脆在失效樹的第二行就可以初步確定了。雖然應力腐蝕開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檻應力σi(當然,應力腐蝕的門檻應力數值與氫脆的門檻應力數值不同),但是由于應力腐蝕開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檻應力用“或門”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”與事件16相連。材料的氫脆門檻應力受表面加工缺陷的影響較小,不需要進一步的展開分析(事件17為不發展事件)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節,因此,FTA法是進行失效分析的好方法之一。

失效樹建立后可以進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的最薄弱的環節,即發現系統最容易發生失效的環節,以便集中力量解決這些薄弱環節,提高系統的可靠性。失效樹的定量分析的任務就是要計算或估計系統頂事件發生的概率及系統的一些可靠性指標。一般來說,多部件復雜系統的失效樹定量分析是十分困難的。有時無法用解析法求其精確結果,而只能用一些簡化的方法進行估算。

　　圖3某超高強度鋼構件破壞的失效樹 kekaoxing.com/club

　　1.構件破壞2.過載3.應力腐蝕4.氫脆5.疲勞6.臨界應力強度7.造成開裂元素的臨界濃度 8.構件上的載荷9.流變應力>σi10.臨界氫含量11.除氫以外,其它物質的臨界含量12.加工缺陷>σi13.使用過程中的發展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

　　失效分析思路是失效分析成敗的關鍵之