飞机检测与维修实用手册 3(48)

曝光台 注意防骗 网曝天猫店富美金盛家居专营店坑蒙拐骗欺诈消费者

 
产品从正常状态（反应前状态）进入退化状态（反应后状态）的过程中，存在着能量势垒（激活能 &），跨越这种能量势垒所必须的能量是由环境（应力）提供的，只有当外部环境提供的能量超过此能量势垒，才有可能发生该种状态的反应。
通常的退化反应，在达到最终退化状态前要跨越几个能量势垒，发生几个不同故障机理的反应。整个退化反应往往由几个过程连续组成。例如，一个机件在交变载荷下经过若干次循环后出现断裂破坏。整个状态可分为从无裂纹到生成微裂纹，进而从微裂纹发展到可检裂纹，最后由可检裂纹扩展到临界裂纹而破断。第一个反应阶段过程进行的时间称为疲劳裂纹生成寿命，按疲劳分析方法估算此寿命；第二个反应阶段，即由微裂纹发展到可检裂纹的过程，通常按损伤力学理论来分析；第三个阶段，由可检裂纹扩展到临界裂纹过程，过程进行时间应按断裂力学理论来分析计算。整个从无裂纹到破断的过程可看成串联式反应过程，总反应速度 "与各个过程反应速度之间有如下关系，即
" % ’（ "&）（’ ( ()）
由此看出，串联式反应总反应速度主要取决于反应最慢的那个过程的速度，过程持续的总时间也就主要由最慢的过程进行的时间来决定。例如，一般情况下裂纹生成寿命在疲劳断裂的全寿命中占主导地位。另一方面，如果总反应过程是由几个过程同时并行地发生而进行的，即并联式反应，则总反应速度为各过程速度之和，即
"% ’"&（’ ( (*）由上式看出，并联式反应的总反应速度主要取决于反应最快的过程的速度。总反应持续时间也就主要取决于反应最快过程的持续时间。
（三）最弱环模型（串联模型）材料（或构件）的破坏和产品的故障是由其内在缺陷和薄弱部位所决定的。这相当于一个承受拉力的链条，总是在最薄弱的链环上被拉断。这种认为产品或机件的故障（或破坏）是从缺陷最大因而也是最薄弱的部位产生的模型，即称为最弱环模型，也称之为串联模型。材料内部缺陷是大小不等、分布不均的，这些缺陷部位往往成为疲劳源，形成微裂纹。这些微裂纹呈某种统计分布，其分布密度最大的地方往往是最薄弱部位，易产生疲劳破坏。另一方面，即使裂纹大小及分布均匀，由于载荷及构件形状不均匀，结果也常常在应力最大而且有形状突变、应力集中的地方，裂纹扩展最快，构件寿命由此部位疲劳寿命来决定。材料或产品的故障机理有不少是互相独立的，其中任意一个或几个的强度低于某一临界值时，利用最弱环模型可以确定材料或元件的故障率。设材料或元件有 +个相互独立的故障机理，而其中任何一个故障机理都可能导致材料或元件故障，则材料
•.-,•

 

或元件故障率可用各机理故障率之和来表示，即
机件  " " 机理（% & &’）
 
最弱环模型与应力—强度模型具有一定的区别和联系。当应力标准差 ( ()时，根据应力—强度模型，无论每个链环还是整个链条，其可靠度均取决于强度标准差 *。但根据最弱环模型，由，+个链环组成的链条，若各链环可靠度均为 ,，则链条可靠度 ,* ,"；当 ( ()，* ()时，根据应力—强度模型，链条可靠度取决于应力是否超过了链环的强度，链条可靠度等于链环可靠度（ ,* ,）。根据最弱环模型，由于 ,要么等于 （应力低于链环强度），要么等于 )（应力等于或大于链环强度），故 ,*  ," ,。所以，在这种情况下，两种故障模型所得结果是一样的。
（四）累积损伤模型外界环境（应力）对产品的作用有两种类型。一类是可逆的：即当环境（应力）作用于产品上时，产品发生变化（变形），环境作用撤消后，产品复原，在产品内部不残留损伤；另一类是不可逆的：即环境（应力）作用在产品上时，产品发生变化，当作用撤消后，产品不能复原，其内部残留环境作用的后果—
—损伤。如果环境多次重复作用在产品上，每次均对产品产生一定量的损伤，当这些损伤累积起来超过某一临界值时，产品就会发生故障。这种故障模型称为累积损伤模型。工程中最常用的累积损伤模型是线性累积损伤模型。应用累积损伤模型分析产品故障，估算产品寿命时，通常假定基于同一故障机理。例如，我们可以利用线性累积损伤模型估算多级循环载荷作用下构件的疲劳寿命，设 -为构件的疲劳寿命（飞行小时数），"为一个飞行小时内，第 级载荷的作用次数，.为构件在第 级单一循环载荷下，至破坏的载荷循环数，则有
-’ " 或 -  （% & &%）
 . ’" / .
 
上式即为按线性累积损伤理论估算疲劳寿命的公式。
三、故障物理应用
故障的发生是由于原子、分子微观变化而引起的，我们观察到的一般都是宏观现象。利用故障过程模型分析，可将故障特征和模式、可靠性的一些特征值以及用物理、化学方法观察到的某些外部信息与故障机理联系起来，弄清故障的真正原因，进而提出某些改进措施。
故障物理，又称可靠性物理或失效物理，是近几十年发展起来的一门新兴学科，其目的在于研究产品在正常或特殊应力下，故障发生和发展过程以及故障的原因，提出减少故障措施，从而改进产品的可靠性。
•0+•

 
采用故障物理分析方法步骤如下：
（）详细记录在研制、试验和使用中所出现的故障、缺陷和不良现象；
（"）对故障过程进行调查、分析，详细观测故障现象（包括故障部位和状态，与故障有关的参数，故障特征，使用环境（应力），故障时间及频数等）；（）做出故障外因和故障机理假设，建立故障过程模型；（）通过对故障过程分析，验证假设；（%）提出改进措施（对产品材料、系统设计、试验、工程管理等进行现场数据的反
馈）。故障物理分析是微观的定量分析，一般常需借助显微技术或其他微观观测和记录技术，来分析和研究试样的化学结构或物理变化过程。
•&""•

 

第二章 故障树分析法
第一节 故障树分析法的基本概念
一、概述
故障树分析法简称 "法，是一种将系统故障形成的原因由总体至部分按树枝
状逐级细化的分析方法，因而是对复杂动态系统的设计、工厂试验或现场发现失效形
　
中国航空网 www.aero.cn
航空翻译 www.aviation.cn
本文链接地址：飞机检测与维修实用手册 3(48)