機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)(工信培訓(xùn))

1、1機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)20140323啟示v道者，人之所蹈，使萬(wàn)物不知其所由。v大而八方之表，小而芒芥之內(nèi)，何適而非道也？仁不足以名，故仁者見(jiàn)之謂之仁，智不足以盡，故智者見(jiàn)之謂之智，百姓不足以見(jiàn)，故曰用而不知也。2理念vWHATvWHYvWHOvHOW vWHENvWHEREv3F技術(shù)應(yīng)用 、三化設(shè)計(jì)與NDI指標(biāo)認(rèn)知v傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的局限性v機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的特殊性v能否用安全系數(shù)表征產(chǎn)品可靠性水平v無(wú)肉眼可見(jiàn)缺陷的技術(shù)要求是否合理v產(chǎn)品專用設(shè)計(jì)技術(shù)的適應(yīng)性與局限性v影響產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵要素5應(yīng)用分類定義應(yīng)用分類定義在標(biāo)準(zhǔn)條件下，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中采用的元在標(biāo)準(zhǔn)條件下，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中采用的元器件和材料、及由此形成的

2、設(shè)備整機(jī)中器件和材料、及由此形成的設(shè)備整機(jī)中能控制的故障事件所達(dá)到的水平。能控制的故障事件所達(dá)到的水平。用于描述元器件和整機(jī)的制造水平。用于描述元器件和整機(jī)的制造水平。指應(yīng)用可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)在綜合考慮產(chǎn)指應(yīng)用可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)在綜合考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造安裝環(huán)境、維修策略和品設(shè)計(jì)、制造安裝環(huán)境、維修策略和修理等因素后，產(chǎn)品所達(dá)到的水平；修理等因素后，產(chǎn)品所達(dá)到的水平；用于描述產(chǎn)品在計(jì)劃的環(huán)境中使用的用于描述產(chǎn)品在計(jì)劃的環(huán)境中使用的可靠性水平?？煽啃运?。6關(guān)注點(diǎn)與度量指標(biāo)關(guān)注點(diǎn)與度量指標(biāo)考慮要求保障的所有故障的影響，用考慮要求保障的所有故障的影響，用于度量產(chǎn)品無(wú)需保障的工作能力，包于度量產(chǎn)品無(wú)需保障的工

3、作能力，包括與維修和供應(yīng)有關(guān)的可靠性括與維修和供應(yīng)有關(guān)的可靠性通常用通常用MTBF表示。表示。僅考慮造成任務(wù)失敗的故障影響，用于僅考慮造成任務(wù)失敗的故障影響，用于描述產(chǎn)品完成任務(wù)的能力；描述產(chǎn)品完成任務(wù)的能力；常用任務(wù)可靠度（常用任務(wù)可靠度（MR）和致命性故障）和致命性故障間隔任務(wù)時(shí)間（間隔任務(wù)時(shí)間（MTBCF）來(lái)度量。）來(lái)度量。7可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)范EMC設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)范熱設(shè)計(jì)規(guī)范熱設(shè)計(jì)規(guī)范降額設(shè)計(jì)規(guī)范降額設(shè)計(jì)規(guī)范結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)規(guī)范結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)規(guī)范環(huán)境設(shè)計(jì)規(guī)范環(huán)境設(shè)計(jì)規(guī)范防爆設(shè)計(jì)規(guī)范防爆設(shè)計(jì)規(guī)范可靠性測(cè)試技術(shù)規(guī)范可靠性測(cè)試技術(shù)規(guī)范物料編碼管理及物料圖物料編碼管理及物料圖文檔工具軟件

4、文檔工具軟件 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則防腐蝕設(shè)計(jì)準(zhǔn)則防腐蝕設(shè)計(jì)準(zhǔn)則鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則符合公差原則要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則符合公差原則要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則遵循力學(xué)原理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則遵循力學(xué)原理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則切削件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則切削件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則陶瓷件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則陶瓷件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則熱脹冷縮的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則熱脹冷縮的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則薄板件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則薄板件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可靠性要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可靠性要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則符合裝配要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則符合裝配要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)

5、則8可靠性數(shù)據(jù)可靠性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的質(zhì)與量數(shù)據(jù)的質(zhì)與量真實(shí)性（對(duì)產(chǎn)品故障的描述、故障發(fā)生真實(shí)性（對(duì)產(chǎn)品故障的描述、故障發(fā)生的時(shí)機(jī)、原因、故障現(xiàn)象及造成的影響的時(shí)機(jī)、原因、故障現(xiàn)象及造成的影響均應(yīng)有明確地記錄；均應(yīng)有明確地記錄；連續(xù)性（產(chǎn)品在工作中所有事件發(fā)生的連續(xù)性（產(chǎn)品在工作中所有事件發(fā)生的時(shí)間記錄及過(guò)程的描述）時(shí)間記錄及過(guò)程的描述）完整性（故障產(chǎn)品本身的使用情況及該完整性（故障產(chǎn)品本身的使用情況及該產(chǎn)品的歷史及送修、報(bào)廢等應(yīng)盡可能清產(chǎn)品的歷史及送修、報(bào)廢等應(yīng)盡可能清楚楚9產(chǎn)品故障失效殘骸及 斷口處理程序與保護(hù)準(zhǔn)則 v故障現(xiàn)場(chǎng)v失效殘骸v醋酸纖維脂斷口保護(hù)v斷口形貌v能譜v失效部位v樣品保管10不

6、同載荷環(huán)境作用的不同載荷環(huán)境作用的失效特征、模式與機(jī)理探討失效特征、模式與機(jī)理探討 v時(shí)間特征,形貌特征,標(biāo)本特征,獨(dú)立特征,關(guān)聯(lián)特征,檢測(cè)特征,影響特征等v宏觀破壞,局部損傷,功能下降,功能完全喪失v過(guò)載,超壓,疲勞,蠕變,老化,腐蝕變質(zhì)等第一章第一章 機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)基本依據(jù)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)基本依據(jù)v1.1干涉模型v1.2大數(shù)定律與中心極限定理v1.3基本載荷形式v1.4綜合作用類型v1.5主要失效模式v1.6系統(tǒng)功能關(guān)系11121.1干涉模型v廣義強(qiáng)度載荷干涉模型p0強(qiáng)強(qiáng)度度應(yīng)應(yīng)力力失效失效131.2大數(shù)定律與中心極限定理v事件發(fā)生的的頻率具有穩(wěn)定性，即隨著試驗(yàn)次數(shù)的增加，事件發(fā)生的頻率逐漸

7、穩(wěn)定于某個(gè)常數(shù)，在實(shí)踐中人們還意識(shí)到大量測(cè)量的算術(shù)平均值也具有穩(wěn)定性這種穩(wěn)定性就是大數(shù)定律的客觀背景。v定理一：契比雪夫定理的特殊形式 設(shè)隨機(jī)變量相互獨(dú)立，且具有相同的有限數(shù)學(xué)期望和方差：，作前n個(gè)隨機(jī)變量的算術(shù)平均則對(duì)任意整數(shù)有。14定理1v公式11limlim11kknnnXnPYP15定理1v定理一表明，當(dāng)n很大時(shí)，隨機(jī)變量的算術(shù)平均接近于數(shù)學(xué)期望，這種接近是概率意義上的接近。通俗地說(shuō)，在定理的條件下，n個(gè)隨機(jī)變量的算術(shù)平均，當(dāng)n無(wú)限增加時(shí)將幾乎變成一個(gè)常數(shù)。v定理二：貝努利定理 設(shè)是n次獨(dú)立試驗(yàn)中事件A發(fā)生的次數(shù)，p是事件A在每次試驗(yàn)中發(fā)生的概率，則對(duì)于任意正數(shù)有：16定理2v公式0l

8、i1nlipnnmpnPmAnAn或17伯奴里定律v貝努利定理表明，事件發(fā)生的頻率依概率收斂于事件概率p,這個(gè)定理以嚴(yán)格的數(shù)學(xué)形式表達(dá)了頻率的穩(wěn)定性。就是說(shuō)當(dāng)n很大時(shí)，事件發(fā)生的頻率與概率有較大偏差的可能性很小，由實(shí)際推斷原理，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)試驗(yàn)次數(shù)很大時(shí)，便可以用事件發(fā)生的頻率代替事件概率。18中心極限定理中心極限定理v在客觀實(shí)踐中有許多隨機(jī)變量，他們是由大量的相互獨(dú)立的隨機(jī)因數(shù)的綜合影響所形成的，而其中每一個(gè)別因數(shù)在總的影響中所起的作用都是微小的，這種隨機(jī)變量往往近似地服從正態(tài)分布，這種現(xiàn)象就是中心極限定理的客觀背景。19定理三 v同分布的中心極限定理 設(shè)隨機(jī)變量相互獨(dú)立，服從同一分布，

9、且具有有限的數(shù)學(xué)期望和方差： ，則隨機(jī)變量 的分布函數(shù)對(duì)于任意x，滿足 : , 2 , 102kkXDXEk，nnXYnkkn1 xnkknnndtexnnXPxF21121limlim20定理四 v李雅普諾夫定理 設(shè)隨機(jī)變量 v相互獨(dú)立且具有有限的數(shù)學(xué)期望和方差：v 記v若存在正數(shù)，使得當(dāng) v則隨機(jī)變量 v的分布函數(shù)對(duì)于任意x，滿足 :，n21,XXX, 2 , 102kkXDXEk，nkkB122n01n122nnkkkXEB時(shí)，nnknkkkBXZ11nxtnnknkkknnndtexxBXPxF211221limlim21說(shuō)明v定理表明，在定理的條件下，隨機(jī)變量 v當(dāng)n很大時(shí)，近似服從

10、正態(tài)分布（0，1）。由此， 當(dāng)n 很大時(shí) v近似服從正態(tài)分布: v這就是說(shuō)，無(wú)論隨機(jī)變量具有怎樣的分布，只要滿足定理?xiàng)l件，那么他們的和當(dāng)n很大時(shí)，就近似服從正態(tài)分布。 nnknkkkBXZ11nnknkknkZBX11n21,nnkkBN1.3基本載荷形式v軸向載荷v彎曲載荷v扭轉(zhuǎn)載荷v剪切載荷v接觸載荷2223載荷作用機(jī)械產(chǎn)品所承受的載荷大都是一種不規(guī)則的、不能重復(fù)的隨機(jī)性載荷 ；零件的失效通常是由于其所承受的載荷超過(guò)了零件在當(dāng)時(shí)狀態(tài)下的極限承載能力的結(jié)果；零件的受力狀況包括：載荷類型、載荷性質(zhì)，以及載荷在零件中引起的應(yīng)力狀態(tài)。24載荷類型軸向載荷力作用在零件的軸線上，大小相等，方向相反，包

11、括軸向拉伸和軸向壓縮（表1(a)）載荷v在軸向載荷作用下，應(yīng)力沿橫截面的分布式均勻的。v零件上主應(yīng)力與最大切應(yīng)力的關(guān)系為彎曲載荷垂直于零件軸線的載荷（有時(shí)還有力偶），它使零件產(chǎn)生彎曲變形。 v在彎曲載荷作用下，零件橫截面上的主應(yīng)力分布的規(guī)律是：從表面應(yīng)力最大改變到中性軸線處應(yīng)力為零。并且，中性軸線一側(cè)為拉伸應(yīng)力，另一側(cè)為壓縮應(yīng)力。 2）最大切應(yīng)力（）主應(yīng)力（25載荷類型扭轉(zhuǎn)載荷作用在垂直于零件軸線平面內(nèi)的力偶，它使零件發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。 v在扭轉(zhuǎn)載荷作用下，橫截面上切應(yīng)力的分布規(guī)律是：從表面最大到橫截面中心處為零（這里講的“中心點(diǎn)”，是指扭轉(zhuǎn)中心軸線與橫截面的交點(diǎn)）剪切載荷使零件內(nèi)相鄰兩截面發(fā)生相

12、對(duì)錯(cuò)動(dòng)的作用力。v表1（d）表示螺栓在連接接合面處受剪切，并與被連接孔壁互壓。螺桿還受彎曲，但在各接合面貼緊的情況下可以不考慮。v在剪切載荷作用下，力大小沿平行于最小切應(yīng)力的橫截面上均勻的。 26載荷類型接觸載荷兩個(gè)零件表面間的接觸有點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸。零件受載后在接觸部位的正交壓縮載荷稱為接觸載荷（表1（e）v例如，滾動(dòng)軸承工作時(shí)，滾子與滾道之間，齒輪傳動(dòng)中輪齒與輪齒之間的壓力都是接觸載荷。v在接觸載荷作用下，主應(yīng)力與最大切應(yīng)力之比是不定。27表1 載荷基本類型序應(yīng)力分布情況載荷類型(a)軸向載荷(b)彎曲載荷28表1 載荷基本類型序應(yīng)力分布情況載荷類型(c)扭轉(zhuǎn)載荷(d)剪切載荷(e)

13、接觸載荷29載荷性質(zhì)v載荷的性質(zhì)可以分為以下幾種： 靜載荷緩緩地施加于零件上的載荷，或恒定的載荷。沖擊載荷以很大速度作用于零件上的載荷，沖擊載荷往往表現(xiàn)為能量載荷。交變載荷載荷的大小、方向隨時(shí)間變化的載荷，其變化可以是周期性的，也可以是無(wú)規(guī)則的。 30載荷的性質(zhì)v 交變應(yīng)力的形式v對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力等值交變的拉伸、壓縮和剪切應(yīng)力（圖1(a)）。 v脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力單向應(yīng)力，其應(yīng)力值從零變化到最大，r=0，如圖1(b)所示。v非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力應(yīng)力值由最小到最大變化，最小應(yīng)力既可能是正值（圖1(c)），也可能負(fù)值。v隨機(jī)循環(huán)應(yīng)力實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，由于服役條件可能發(fā)生變化 31圖1 交變應(yīng)力的類型32交變載荷作用

14、的疲勞可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v 變應(yīng)力和變載荷的類型及疲勞強(qiáng)度 p-S-N曲線的內(nèi)涵 疲勞壽命可靠性預(yù)計(jì) 1.4綜合作用類型v熱力聯(lián)合v載荷-腐蝕復(fù)合作用v振動(dòng)-熱v熱-濕33 1.5主要失效模式v疲勞v斷裂v龜裂v快速斷裂v腐蝕斷裂v結(jié)構(gòu)干涉v性能退化3435產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性失效摸式產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性失效摸式v應(yīng)力疲勞損傷與疲勞破壞應(yīng)力疲勞損傷與疲勞破壞v應(yīng)變疲勞破壞應(yīng)變疲勞破壞v白點(diǎn)與氫脆白點(diǎn)與氫脆v應(yīng)力腐蝕斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂v高溫疲勞高溫疲勞v熱疲勞與龜裂熱疲勞與龜裂v蠕變與老化蠕變與老化v剝離剝離v雷擊損傷雷擊損傷v接觸疲勞與微動(dòng)磨損接觸疲勞與微動(dòng)磨損v靜載破壞與結(jié)構(gòu)失穩(wěn)靜載破壞與結(jié)構(gòu)失穩(wěn)v安全裂紋尺

15、寸與裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展安全裂紋尺寸與裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展36常見(jiàn)故障常見(jiàn)故障從故障統(tǒng)計(jì)來(lái)看，主要表現(xiàn)在早期故障和責(zé)任故障兩類從故障統(tǒng)計(jì)來(lái)看，主要表現(xiàn)在早期故障和責(zé)任故障兩類電子器件、電氣設(shè)備、液壓系統(tǒng)的故障都基本屬于單元電子器件、電氣設(shè)備、液壓系統(tǒng)的故障都基本屬于單元級(jí)帶到系統(tǒng)的早期故障；級(jí)帶到系統(tǒng)的早期故障；1. 控制系統(tǒng)屬于責(zé)任故障，也存在一些設(shè)計(jì)故障控制系統(tǒng)屬于責(zé)任故障，也存在一些設(shè)計(jì)故障37故障判據(jù)故障判據(jù)產(chǎn)品或其中一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的事件或狀態(tài)稱為故障；產(chǎn)品或其中一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的事件或狀態(tài)稱為故障；38典型的典型的故障模式故障模式v緊固件的松動(dòng)、結(jié)構(gòu)件和電路板的變形、破

16、裂及失效緊固件的松動(dòng)、結(jié)構(gòu)件和電路板的變形、破裂及失效v聯(lián)結(jié)器、繼電器、傳感器、閥門(mén)及開(kāi)關(guān)的瞬間斷開(kāi)聯(lián)結(jié)器、繼電器、傳感器、閥門(mén)及開(kāi)關(guān)的瞬間斷開(kāi)v電子器件、固定電路、微電子元件的引線、管腳和導(dǎo)線的磨電子器件、固定電路、微電子元件的引線、管腳和導(dǎo)線的磨損和折斷損和折斷v電子插件的性能下降、電器功能下降、粘層、鍵合點(diǎn)斷開(kāi)、電子插件的性能下降、電器功能下降、粘層、鍵合點(diǎn)斷開(kāi)、電路瞬間短路和斷路電路瞬間短路和斷路v陀螺漂移增大、精度降低、甚至發(fā)生故障陀螺漂移增大、精度降低、甚至發(fā)生故障v控制失靈、結(jié)構(gòu)損傷控制失靈、結(jié)構(gòu)損傷39結(jié)構(gòu)故障結(jié)構(gòu)故障管路系統(tǒng)異常、電纜拉斷、結(jié)構(gòu)失效；管路系統(tǒng)異常、電纜拉斷、結(jié)

17、構(gòu)失效；管路系統(tǒng)的故障形式是泄露和堵塞；管路系統(tǒng)的故障形式是泄露和堵塞；泄漏（焊縫破裂、焊縫缺陷導(dǎo)致強(qiáng)度降低、密封部位缺陷導(dǎo)泄漏（焊縫破裂、焊縫缺陷導(dǎo)致強(qiáng)度降低、密封部位缺陷導(dǎo)致密封缺陷、過(guò)熱破壞等）致密封缺陷、過(guò)熱破壞等）堵塞（燃?xì)怆s質(zhì)沉積過(guò)多或管路有多余物）堵塞（燃?xì)怆s質(zhì)沉積過(guò)多或管路有多余物）40故障分析的兩個(gè)模型故障分析的兩個(gè)模型物論性模型：關(guān)注發(fā)生故障的部位、形式及其成因，手段是從物論性模型：關(guān)注發(fā)生故障的部位、形式及其成因，手段是從物理、化學(xué)和材料等方面，從微觀角度進(jìn)行機(jī)理的模式；物理、化學(xué)和材料等方面，從微觀角度進(jìn)行機(jī)理的模式；概率論模型：注重故障和時(shí)間的關(guān)系，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，

18、研概率論模型：注重故障和時(shí)間的關(guān)系，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，研究其故障時(shí)間的概率分布，是宏觀模式。究其故障時(shí)間的概率分布，是宏觀模式。41故障的影響故障的影響 工作能力下降或功能的喪失工作能力下降或功能的喪失 昂貴的保障費(fèi)用昂貴的保障費(fèi)用 安全問(wèn)題安全問(wèn)題 高頻發(fā)生故障高頻發(fā)生故障 對(duì)有冗余設(shè)計(jì)和替代工作模式的設(shè)計(jì)對(duì)有冗余設(shè)計(jì)和替代工作模式的設(shè)計(jì)需要考慮雙重故障模式的影響，如應(yīng)需要考慮雙重故障模式的影響，如應(yīng)急裝置同時(shí)急裝置同時(shí)故障造成的后果故障造成的后果42主次分析主次分析v主次分析是用統(tǒng)計(jì)的方法找出所分析對(duì)象影響最大的主次分析是用統(tǒng)計(jì)的方法找出所分析對(duì)象影響最大的因素因素v從故障頻數(shù)、故障原因、

19、故障后果、責(zé)任、發(fā)現(xiàn)時(shí)間從故障頻數(shù)、故障原因、故障后果、責(zé)任、發(fā)現(xiàn)時(shí)間等進(jìn)行分析；等進(jìn)行分析；v故障頻數(shù)：組成產(chǎn)品的各系統(tǒng)，按主次排列，找出故故障頻數(shù)：組成產(chǎn)品的各系統(tǒng)，按主次排列，找出故障最多的系統(tǒng)，以系統(tǒng)為對(duì)象，按故障頻數(shù)做主次分障最多的系統(tǒng)，以系統(tǒng)為對(duì)象，按故障頻數(shù)做主次分析，找出故障最多的分系統(tǒng)；依次逐級(jí)分析，直到找析，找出故障最多的分系統(tǒng)；依次逐級(jí)分析，直到找出故障頻數(shù)最多的設(shè)備和單元；確定薄弱環(huán)節(jié)。出故障頻數(shù)最多的設(shè)備和單元；確定薄弱環(huán)節(jié)。v通過(guò)主次分析找到影響產(chǎn)品故障的主要原因和責(zé)任；通過(guò)主次分析找到影響產(chǎn)品故障的主要原因和責(zé)任；將故障影響后果與發(fā)生頻數(shù)綜合一起得到主次分析結(jié)將故

20、障影響后果與發(fā)生頻數(shù)綜合一起得到主次分析結(jié)果，可以確定故障頻數(shù)并非最高但造成的影響卻很大果，可以確定故障頻數(shù)并非最高但造成的影響卻很大的關(guān)鍵系統(tǒng)和設(shè)備的關(guān)鍵系統(tǒng)和設(shè)備43故障影響層次故障影響層次 自身影響：產(chǎn)品有故障征候，產(chǎn)品功能下自身影響：產(chǎn)品有故障征候，產(chǎn)品功能下降，到產(chǎn)品功能完全喪失；降，到產(chǎn)品功能完全喪失； 對(duì)上一級(jí)的影響：無(wú)影響，由故障征候，對(duì)上一級(jí)的影響：無(wú)影響，由故障征候，系統(tǒng)功能下降，到系統(tǒng)功能完全喪失；系統(tǒng)功能下降，到系統(tǒng)功能完全喪失； 最終影響：影響執(zhí)行任務(wù)，一般等級(jí)事故最終影響：影響執(zhí)行任務(wù)，一般等級(jí)事故到嚴(yán)重等級(jí)事故。到嚴(yán)重等級(jí)事故。44關(guān)系可靠性控制的故障關(guān)系可靠性控

21、制的故障應(yīng)當(dāng)計(jì)入系統(tǒng)可靠性評(píng)估的故障包括組應(yīng)當(dāng)計(jì)入系統(tǒng)可靠性評(píng)估的故障包括組成系統(tǒng)后發(fā)生的一切故障；成系統(tǒng)后發(fā)生的一切故障；可控故障是可靠性控制的主要對(duì)象；可控故障是可靠性控制的主要對(duì)象；可靠性控制設(shè)計(jì)的目標(biāo)是把故障水平和可靠性控制設(shè)計(jì)的目標(biāo)是把故障水平和轉(zhuǎn)移概率控制到系統(tǒng)能接受的水平。轉(zhuǎn)移概率控制到系統(tǒng)能接受的水平。45指數(shù)分布：具有恒定故障率的部件和設(shè)備，無(wú)指數(shù)分布：具有恒定故障率的部件和設(shè)備，無(wú)余度的復(fù)雜系統(tǒng)，經(jīng)老練試驗(yàn)并經(jīng)定期維修的余度的復(fù)雜系統(tǒng)，經(jīng)老練試驗(yàn)并經(jīng)定期維修的部件和設(shè)備部件和設(shè)備威布爾分布：某些電容、繼電器、開(kāi)關(guān)、斷路威布爾分布：某些電容、繼電器、開(kāi)關(guān)、斷路器、電子管、電位

22、計(jì)、陀螺、電動(dòng)機(jī)、電纜、器、電子管、電位計(jì)、陀螺、電動(dòng)機(jī)、電纜、電池、材料疲勞、滾珠軸承等電池、材料疲勞、滾珠軸承等對(duì)數(shù)正態(tài)分布：電機(jī)繞組絕緣、半導(dǎo)體器件、對(duì)數(shù)正態(tài)分布：電機(jī)繞組絕緣、半導(dǎo)體器件、晶體管、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和金屬疲勞晶體管、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和金屬疲勞正態(tài)分布：輪胎磨損、機(jī)械產(chǎn)品等正態(tài)分布：輪胎磨損、機(jī)械產(chǎn)品等符合典型分布的產(chǎn)品類型符合典型分布的產(chǎn)品類型返回目錄返回目錄故障模式及影響分析表初始約定層次 任務(wù) 審核 第 頁(yè) 共 頁(yè)約定層次 分析人員 批準(zhǔn) 填表日期 代號(hào)產(chǎn)品或功能標(biāo)志功能故障模式故障原因任務(wù)階段與工作方式故障影響故障檢測(cè)方法補(bǔ)償措施嚴(yán)酷度類別故障概率或故障率數(shù)據(jù)源故障模式頻數(shù)比故障影

23、響概率工作時(shí)間故障模式危害度備注局部影響高一層影響最終影響 1.6系統(tǒng)功能關(guān)系v獨(dú)立故障v關(guān)聯(lián)故障v致命故障4748第二章第二章 基于載荷環(huán)境的材料工藝準(zhǔn)則基于載荷環(huán)境的材料工藝準(zhǔn)則v2.1廣義載荷v2.2環(huán)境類形v2.3材料類型v2.4毛坯工藝v2.5加工準(zhǔn)則492.1廣義載荷v靜載v交變載荷v隨機(jī)載荷v熱負(fù)荷v電磁力v腐蝕應(yīng)力50 2.2環(huán)境類形常溫高溫低溫潮濕電磁環(huán)境其它腐蝕 2.3材料類型v金屬材料v非金屬材料v復(fù)合材料512.4毛坯工藝v鑄造v鍛造v焊接v擠壓成型v纏繞v編織v粉末冶金52目標(biāo)與現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)可靠性：設(shè)計(jì)可靠性是工藝可靠性的上游，是工藝可靠性工作的保證依據(jù)，設(shè)計(jì)可靠性確定了

24、產(chǎn)品固有可靠性指標(biāo) 設(shè)計(jì)可靠性的成果反映在圖紙和技術(shù)文件上,并主要集中在設(shè)計(jì)階段工藝可靠性：工藝可靠性是設(shè)計(jì)可靠性的延續(xù)，是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)可靠性的基礎(chǔ)，工藝可靠性決定了產(chǎn)品實(shí)際能夠達(dá)到的可靠性水平 工藝可靠性的成果不僅反映在工藝文件上,而且還表現(xiàn)在具體產(chǎn)品可靠性上，不僅在設(shè)計(jì)階段，而且在以后的各個(gè)批次生產(chǎn)中根據(jù)批量、周期、資源條件變化作相應(yīng)的更改和完善。人、機(jī)、料、法、計(jì)量與測(cè)試、環(huán)境 2.5加工準(zhǔn)則u可靠夾緊準(zhǔn)則 u最小加工量準(zhǔn)則 u一次夾便于退刀準(zhǔn)則 u便利切削準(zhǔn)則 u減少缺口效應(yīng)準(zhǔn)則 u避免斜面開(kāi)孔準(zhǔn)則 u貫通孔優(yōu)先準(zhǔn)則 u孔周邊條件相近準(zhǔn)則5455 第三章第三章 結(jié)構(gòu)可靠性技術(shù)準(zhǔn)則結(jié)構(gòu)可靠性

25、技術(shù)準(zhǔn)則v3.1優(yōu)化設(shè)計(jì)v3.2余度設(shè)計(jì)v3.3防錯(cuò)設(shè)計(jì)v3.4環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)v3.5維修性設(shè)計(jì) 3.1優(yōu)化設(shè)計(jì)v從失效模式和機(jī)理入手，確定機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的準(zhǔn)則5657系統(tǒng)可靠性串聯(lián)模型和并聯(lián)模型系統(tǒng)可靠性串聯(lián)模型和并聯(lián)模型導(dǎo)通為正常導(dǎo)通為正常截流為正常截流為正常583、偶然出現(xiàn)偶然出現(xiàn)的外界應(yīng)力造的外界應(yīng)力造成失效成失效1、失效件的設(shè)計(jì)、材失效件的設(shè)計(jì)、材料、工藝、檢驗(yàn)。失效料、工藝、檢驗(yàn)。失效的性質(zhì)是個(gè)別（偶然的）的性質(zhì)是個(gè)別（偶然的）的還是批次性（可再現(xiàn)）的還是批次性（可再現(xiàn)）的？的？2、誤用是不按、誤用是不按規(guī)定條件使用產(chǎn)規(guī)定條件使用產(chǎn)品引起的失效；品引起的失效；占的比例較大

26、占的比例較大4、供應(yīng)商出廠供應(yīng)商出廠檢驗(yàn)合格，客戶檢驗(yàn)合格，客戶篩選入庫(kù)驗(yàn)收時(shí)篩選入庫(kù)驗(yàn)收時(shí)卻不合格，可能卻不合格，可能的原因是客戶在的原因是客戶在入檢過(guò)程篩選中入檢過(guò)程篩選中將產(chǎn)品損壞將產(chǎn)品損壞 3.2余度設(shè)計(jì)（裕度準(zhǔn)則 ）v安全系數(shù)方法，通常加大構(gòu)件尺寸，工程上很多因素自身并無(wú)一個(gè)絕對(duì)的數(shù)值，而是一個(gè)分布范圍，裕度設(shè)計(jì)是解決問(wèn)題的根本。v斷裂破壞、熱應(yīng)力破壞等因材料特性引起的問(wèn)題，在構(gòu)件尺寸上加強(qiáng)裕度設(shè)計(jì)無(wú)效 3.3防錯(cuò)設(shè)計(jì)v接口顯著差異準(zhǔn)則v標(biāo)志標(biāo)識(shí)v明確操作規(guī)程v編制細(xì)則v雙崗制及三檢制60 3.4環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)v材料選擇v優(yōu)化環(huán)境v應(yīng)力控制v環(huán)境試驗(yàn) 3.5維修性設(shè)計(jì)u經(jīng)濟(jì)合理準(zhǔn)則u

27、空間可達(dá)性準(zhǔn)則u安全閥、保險(xiǎn)絲、可更換零件方便拆卸準(zhǔn)則 軸承安裝拆裝準(zhǔn)則l不能將軸承安裝途徑處的直徑設(shè)計(jì)的大于軸承座處的直徑l配合公差不能太緊l采用剖分式軸承座、可分離軸承l(wèi)軸軸邊開(kāi)槽，利用拉拔工具l軸承座斷面開(kāi)孔，用螺拴旋擠l需液壓擠撐拆裝，要留液壓通道 3.6簡(jiǎn)單準(zhǔn)則u最少數(shù)量、最簡(jiǎn)形狀、最少工藝步驟、最簡(jiǎn)加工裝配工藝、最普通材料、最簡(jiǎn)工具、最簡(jiǎn)拆卸步驟u結(jié)合零部件特點(diǎn)，設(shè)定量化評(píng)估指標(biāo)65第四章第四章 機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型 4.1應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型v4.2靜載荷作用的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v4.3交變載荷作用的疲勞可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v4.4壓力容器的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v4.5交變溫

28、度作用的熱負(fù)荷可靠性準(zhǔn)則v4.6腐蝕與磨損條件下構(gòu)件可靠性準(zhǔn)則v66 4.1應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型v 原理介紹 v 應(yīng)力強(qiáng)度確定方法v 常見(jiàn)分布的可靠度計(jì)算公式 v 數(shù)值積分的可靠度計(jì)算67應(yīng)力強(qiáng)度干涉理論v應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型在機(jī)械產(chǎn)品中，零件（部件）是正常還是失效決定于強(qiáng)度和應(yīng)力的關(guān)系。v當(dāng)零件（部件）的強(qiáng)度大于應(yīng)力時(shí)，其能夠正常工作；v當(dāng)零件（部件）的強(qiáng)度小于應(yīng)力時(shí)，其發(fā)生失效。v因此，要求零件（部件）在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能夠承載，必須滿足以下條件vS零件（部件）的強(qiáng)度；s零件（部件）的應(yīng)力。 0sSsS或68應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型實(shí)際工程中的應(yīng)力和強(qiáng)度都是呈分布狀態(tài)的隨機(jī)變量，把應(yīng)力和強(qiáng)度的分

29、布在同一座標(biāo)系中表示（如圖3所示） 當(dāng)強(qiáng)度的均值大于應(yīng)力的均值時(shí)，在圖中陰影部分表示的應(yīng)力和強(qiáng)度 “干涉區(qū)”內(nèi)就可能發(fā)生強(qiáng)度小于應(yīng)力即失效的情況這種根據(jù)應(yīng)力和強(qiáng)度干涉情況，計(jì)算干涉區(qū)內(nèi)強(qiáng)度小于應(yīng)力的概率（失效概率）的模型，稱為應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型。 在應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型理論中，根據(jù)可靠度的定義，強(qiáng)度大于應(yīng)力的概率可表示為 )0(sSPsSPtR69圖3 應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型70可靠度的一般表達(dá)式v根據(jù)以上干涉模型計(jì)算在干涉區(qū)內(nèi)強(qiáng)度大于應(yīng)力的概率可靠度。如圖4所示，當(dāng)應(yīng)力為時(shí)，強(qiáng)度大于應(yīng)力的概率為 強(qiáng)度分布密度函數(shù) 應(yīng)力 處于 區(qū)間內(nèi)的概率為 應(yīng)力分布密度函數(shù)； 00sdSSfsSP SfS dssfds

30、ssdssP22000sds sfs71圖4 概率密度函數(shù)聯(lián)合積分求可靠度72可靠度的一般表達(dá)式v假設(shè) 與 為兩個(gè)獨(dú)立的隨機(jī)事件，因此兩獨(dú)立事件同時(shí)發(fā)生的概率為v因?yàn)樯鲜?為應(yīng)力區(qū)間內(nèi)的任意值，現(xiàn)考慮整個(gè)應(yīng)力區(qū)間內(nèi)的情況，有強(qiáng)度大于應(yīng)力的概率（可靠度）為v當(dāng)已知應(yīng)力和強(qiáng)度的概率密度函數(shù)時(shí)，根據(jù)以上表達(dá)式即可求得可靠度。 0sS 2200dsssdss 00sdSSfdssfdR0s dsdSSfsfdRRs73 4.2靜載荷作用的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則u 受拉應(yīng)力的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì) u 受轉(zhuǎn)矩的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)u 受彎扭聯(lián)合作用的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)u 受彎剪聯(lián)合作用的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)74應(yīng)力分析計(jì)算75

31、應(yīng)力分布的確定v用FMEA確定需要進(jìn)行可靠度計(jì)算的重要失效模式，如：靜強(qiáng)度斷裂、屈服、失穩(wěn)、變形過(guò)大、疲勞、磨損、腐蝕等 ；v針對(duì)不同的失效模式確定相應(yīng)的失效判據(jù)，如最大正應(yīng)力、最大剪應(yīng)力、最大變形能、最大應(yīng)變、最大磨損量等；v針對(duì)不同失效判據(jù)，應(yīng)用相關(guān)專業(yè)（如材料力學(xué)、彈塑性理論、有限元分析、斷裂力學(xué)和實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析等）知識(shí)進(jìn)行應(yīng)力分析計(jì)算；76應(yīng)力分布的確定v確定采用的修正系數(shù)對(duì)計(jì)算的名義應(yīng)力進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，得到相?yīng)應(yīng)力分量的最大值。常用的應(yīng)力修正系數(shù)有：應(yīng)力集中系數(shù)、載荷系數(shù)、溫度系數(shù)、表面處理等；v計(jì)算主應(yīng)力或復(fù)合應(yīng)力，并確定應(yīng)力方程中每個(gè)參數(shù)和系數(shù)的分布，通過(guò)概率運(yùn)算、矩法或蒙特卡羅法

32、得到相應(yīng)的應(yīng)力分布。77強(qiáng)度分布的確定v建立與失效應(yīng)力判據(jù)相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度判據(jù)，常用的強(qiáng)度判據(jù)有最大正應(yīng)力強(qiáng)度判據(jù)、最大剪應(yīng)力強(qiáng)度判據(jù)、最大變形能強(qiáng)度判據(jù)等。v確定名義強(qiáng)度。名義強(qiáng)度指在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下確定的試件強(qiáng)度，常用名義強(qiáng)度有強(qiáng)度極限、屈服極限、疲勞極限、變形、變形能和磨損（腐蝕）量等。 v用適當(dāng)?shù)男拚禂?shù)修正名義強(qiáng)度，通?？紤]的修正系數(shù)有尺寸系數(shù)、表面質(zhì)量系數(shù)、應(yīng)力集中系數(shù)等。v確定強(qiáng)度方程中所有參數(shù)和系數(shù)的分布，通過(guò)概率運(yùn)算、矩法或蒙特卡落法得到相應(yīng)的強(qiáng)度分布。78通過(guò)泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，用矩法近似確定隨機(jī)變量的函數(shù)的均值及標(biāo)準(zhǔn)差。 分兩種情況： 一維隨機(jī)變量與多維隨機(jī)變量。o 一維隨機(jī)變量設(shè)y

33、為正態(tài)分布隨機(jī)變量X的函數(shù) ，X的均值 和方差 已知，用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)近似求解y的均值 和方差 。現(xiàn)將 在 處展開(kāi)，得 Xfy XXy Xfy X y 22!XyfXfXff用矩法確定應(yīng)力和強(qiáng)度的分布參數(shù)79用矩法確定應(yīng)力和強(qiáng)度的分布參數(shù)對(duì)上式兩邊取數(shù)學(xué)期望，取線性近似解 XDfffXEXEffXEfXEfEXfEyE 2121!22280 用矩法確定應(yīng)力和強(qiáng)度的分布參數(shù) XD fyE fXDfDXfDyD f 2fXDXfDyD若 很小，則有 。對(duì)上式兩邊取方差，取線性近似解因?yàn)?為常量，所以81 用矩法確定應(yīng)力和強(qiáng)度的分布參數(shù) iniinXDXffyEXX1222121,iXD nfyE,2

34、1 iniiXDXfyD21XX 對(duì)上式兩邊取數(shù)學(xué)期望，取線性近似解若 很小，則有對(duì)上式兩邊取方差，取線性近似解(1)雨流法依據(jù)v塑性的存在是疲勞損傷的必要條件v塑性性質(zhì)表現(xiàn)為應(yīng)力-應(yīng)變遲滯回線v一個(gè)大的變程所引起的損傷,不受為完成一個(gè)小的遲滯回線而截?cái)嗟挠绊?可逐次將構(gòu)成較小遲滯回線的較小循環(huán)從整個(gè)應(yīng)變時(shí)間歷程中提出出來(lái)(2)雨流法構(gòu)想v取時(shí)間為縱坐標(biāo),垂直向下,載荷-時(shí)間歷程型如一寶塔屋頂v根據(jù)雨滴流動(dòng)的的跡線,確定載荷循環(huán)(3)雨流圖v雨流圖0acbbaedf(4)操作要點(diǎn)v首先從某點(diǎn)0開(kāi)始,凡起始于波谷的雨流遇到比它更低的谷值便停止。例如起始于波谷0的雨流止于波谷f(wàn)的水平線，因?yàn)椴ü萬(wàn)

35、的谷值比波谷0的谷值更低。v凡起始于波峰的雨流遇到比它更高的峰值便停止，例如起始于a的雨流止于波峰e(cuò)的水平線v在雨滴流動(dòng)過(guò)程中，凡遇到上面流下來(lái)的雨滴時(shí)也就停止，例如起始于波峰c的雨流止于b, 起始于波谷d的雨流止于a86可靠度的計(jì)算方法v應(yīng)力和強(qiáng)度均為正態(tài)分布利用強(qiáng)度應(yīng)力干涉理論，可靠度定義為強(qiáng)度大于應(yīng)力的概率：00ZPsSPR 當(dāng)應(yīng)力和強(qiáng)度均為正態(tài)分布時(shí)，有sSZ式中 安全余量， 由于應(yīng)力和強(qiáng)度均為正態(tài)分布，根據(jù)正態(tài)分布的和（差）仍為正態(tài)分布的性質(zhì)，安全余量也為正態(tài)分布。 22121ZZZZeZf87可靠度的計(jì)算方法 式中： ， 可靠度：sSZ2122sSZ 0212210dZeZPRZZ

36、ZZ將上式化為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布形式 0010zdzzdZZfRz88 式中： 可靠度的計(jì)算方法 22121zezZZZz21220sSsSZZz 從（1）式可知，當(dāng)已知應(yīng)力和強(qiáng)度的分布參數(shù)后，就可算得，從正態(tài)分布表就可查得可靠度。因此，（1）式把應(yīng)力分布參數(shù)、強(qiáng)度分布參數(shù)和可靠度直接聯(lián)系起來(lái)，稱之為“連接方程”，稱之為連接系數(shù)，也稱為可靠性系數(shù)。 （1） 89定義稱為可靠度指標(biāo)，根據(jù)（1）和（2）式得式（3）即強(qiáng)度與應(yīng)力是正態(tài)分布時(shí)，可靠度的計(jì)算式。o 其它分布類型 常用概率分布的可靠度計(jì)算公式參見(jiàn)表3?？煽慷鹊挠?jì)算方法22sSsSZZ 0dZZfR （2） （3） 90表3 常用概率分布的可靠度

37、計(jì)算公式91表3 常用概率分布的可靠度計(jì)算公式4.3交變載荷作用的疲勞可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v載荷譜測(cè)量v疲勞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)v有限壽命設(shè)計(jì)v應(yīng)變疲勞準(zhǔn)則v無(wú)限壽命設(shè)計(jì)v應(yīng)力疲勞準(zhǔn)則v工藝強(qiáng)化抗疲勞準(zhǔn)則924.4壓力容器的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v韌性材料準(zhǔn)則v幾何止裂準(zhǔn)則v平面應(yīng)力準(zhǔn)則93 4.5交變溫度作用的熱負(fù)荷可靠性準(zhǔn)則v控制溫度梯度v冷卻設(shè)計(jì)v材料抗熱疲勞準(zhǔn)則v熱應(yīng)力設(shè)計(jì)準(zhǔn)則94 4.6腐蝕與磨損條件下構(gòu)件可靠性準(zhǔn)則v防護(hù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v配合面準(zhǔn)則v潤(rùn)滑劑準(zhǔn)則v環(huán)境匹配準(zhǔn)則v表面技術(shù)9596 第五章第五章 機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v5.1基于材力三大假設(shè)的靜載設(shè)計(jì)v5.2基于交變載荷或譜載荷作用的抗疲勞

38、設(shè)計(jì)v5.3基于當(dāng)量初始缺陷分布的概率斷裂控制v5.4基于壓力容器快速斷裂控制的損傷容限v5.5基于交變溫度作用的熱疲勞特性v5.6構(gòu)件防腐蝕和耐磨損設(shè)計(jì)97 5.1傳統(tǒng)靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及其局限性傳統(tǒng)靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及其局限性 v圣維南原理：如果把物體的一小部分邊界上的面里,變換為分布不同但靜力等效的面力(主矢量相同,對(duì)于同一點(diǎn)的主矩也相同),那么,近處的應(yīng)力分布將有顯著的改變,但是遠(yuǎn)處所受的影響可以不計(jì).v注意:圣維南原理絕不能離開(kāi)“靜力等效” 幾何、物理、相容98四個(gè)強(qiáng)度理論v第一類強(qiáng)度理論(斷裂破壞理論)v第一強(qiáng)度理論最大拉應(yīng)力理論v第二強(qiáng)度理論最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變理論11xd3212dx99四大

39、強(qiáng)度理論v第二類強(qiáng)度理論:流動(dòng)破壞理論v第三強(qiáng)度理論:最大剪應(yīng)力理論v第四強(qiáng)度理論:形狀改變比能理論314xd213232221421xd100平面應(yīng)力yxxE1YXxE21XYYE1XYYE21YXZE10ZGXYXY0YZXZXYXYG0YZXZ 101平面應(yīng)變v當(dāng)應(yīng)變發(fā)生在一個(gè)應(yīng)力為0的正交平面時(shí),發(fā)生平面應(yīng)變ZYxxEEYXXE1211YXYYEEXYYE12110ZYXZE211GXYXY0YZXZXYXYG0YZXZ 102一般三維空間應(yīng)力狀態(tài)v一般應(yīng)力狀態(tài)ZYXXEEZYXXE1211ZXYYEEZXYYE1211YXZZEEYXZZE1211GXYXYGXZXZGYZYZXYX

40、YGXZXZGYZYZG 1035.2基于交變載荷或譜載荷作用的抗疲勞設(shè)計(jì)不同載荷形式疲勞問(wèn)題v對(duì)稱彎曲疲勞v拉壓疲勞v扭轉(zhuǎn)疲勞v熱疲勞v高溫疲勞v腐蝕疲勞1041055.3基于當(dāng)量初始缺陷分布的概率斷裂控制v基于初始缺陷的斷裂分析v斷裂韌性分布特征v應(yīng)力強(qiáng)度應(yīng)子分布形式v概率斷裂控制5.4基于壓力容器快速斷裂控制的損傷容限v壓力容器v平面應(yīng)力設(shè)計(jì)v平面應(yīng)變實(shí)驗(yàn)條件v損傷容限v張開(kāi)形斷裂控制v剪切形斷裂控制v反平面剪切斷裂控制106107齒輪斷裂控制1085.5基于交變溫度作用的熱疲勞特性v散熱設(shè)計(jì)v溫度梯度控制v幾何連續(xù)性準(zhǔn)則v熱疲勞失效模式v熱強(qiáng)性材料v均勻變形準(zhǔn)則109 力熱聯(lián)合作用與高

41、溫疲勞110 5.6構(gòu)件防腐蝕和耐磨損設(shè)計(jì)v電偶序及其相容性準(zhǔn)則v表面防護(hù)準(zhǔn)則v潤(rùn)滑油匹配準(zhǔn)則v校核準(zhǔn)則v綜合試驗(yàn)v熱/化學(xué)/氣候復(fù)合環(huán)境下工作的構(gòu)件,使用壽命和服役期間,應(yīng)不出現(xiàn)影響其良好工作狀態(tài)的腐蝕,損傷,磨蝕坑,應(yīng)力腐蝕裂紋,剝蝕等5.6.1 避免大面積疊焊準(zhǔn)則是否存在大面積的疊焊、縫隙中的殘留物可能導(dǎo)致零件生銹確認(rèn)腐蝕環(huán)境條件：兩個(gè)不同電化學(xué)位勢(shì)的電極分別是什么？?jī)蓚€(gè)電極通過(guò)何方式實(shí)現(xiàn)電接觸？浸泡兩電極的電解質(zhì)是什么？如何形成的？確定是面腐蝕還是點(diǎn)腐蝕如果是面腐蝕，選擇增加板的厚度，按照預(yù)期設(shè)計(jì)壽命留出板厚余量。選擇其中一種防護(hù)層工藝方法：電鍍、噴涂、浸漬上漆、滲透、滾壓、化學(xué)轉(zhuǎn)換等

42、v金屬濃度不同，間隙內(nèi)腐蝕產(chǎn)物經(jīng)水解化作用酸化，氧氣擴(kuò)散困難，發(fā)生間隙腐蝕的可能性大得多，例如支承結(jié)構(gòu)、鋼架結(jié)構(gòu)、點(diǎn)焊、單側(cè)焊、容器襯板中。v避免間隙結(jié)構(gòu)出現(xiàn)；v將間隙密封，使腐蝕性物質(zhì)無(wú)法進(jìn)入；1.將狹窄空間設(shè)計(jì)成較大空間，不停的對(duì)流使電解質(zhì)平衡。5.6.2 避免間隙腐蝕準(zhǔn)則 不同金屬是否有電接觸？ 通過(guò)加絕緣措施使不同金屬?zèng)]有電接觸； 有電接觸的不同金屬，哪是賤金屬，哪是貴金屬？如有螺栓、螺釘連接的結(jié)構(gòu) 確定賤金屬是不是要保護(hù)的防腐蝕部件（賤金屬充當(dāng)陽(yáng)極被腐蝕），如果是則采取系列措施，如果不是，則貴金屬是被保護(hù)部件，犧牲賤金屬（陽(yáng)極）被腐蝕，保護(hù)貴金屬（陰極），則不必作技術(shù)處理 金屬是否被

43、電解質(zhì)包圍；5.6.3 避免局部微觀腐蝕環(huán)境準(zhǔn)則v結(jié)構(gòu)上保證停車期間，管道中的介質(zhì)能空干，否則溫度下降，殘留介質(zhì)在器壁上濃縮結(jié)殼，再啟動(dòng)后壁受熱，粘結(jié)在器壁上的結(jié)殼成為應(yīng)力裂紋腐蝕源5.6.4 防止流體通道淤積原則 防止大的溫度和濃度梯度，否則會(huì)引起沉淀物、冷凝物、局部勢(shì)差； 高溫度、高濃度也會(huì)加速腐蝕過(guò)程； 局部高溫引起結(jié)殼，結(jié)殼反過(guò)來(lái)加劇局部過(guò)熱； 局部低溫會(huì)導(dǎo)致冷凝5.6.5 避免大溫度和濃度梯度差準(zhǔn)則5.6.6 防止高速流體準(zhǔn)則 常出現(xiàn)在高湍流區(qū)；確認(rèn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)里是否存在高湍流區(qū)？1、結(jié)構(gòu)改進(jìn)，增大彎管彎曲半徑；2、過(guò)濾和離心分離流體，消除固體粒子和氣泡；3、陰極保護(hù)或加防腐劑；4、在危

44、險(xiǎn)壁面電鍍或加涂層；5、選擇具有堅(jiān)硬保護(hù)層不易腐蝕的材料。v對(duì)腐蝕速率較慢、均勻的面腐蝕適用；腐蝕速率和設(shè)備的設(shè)計(jì)壽命確定壁厚5.6.7 腐蝕裕度準(zhǔn)則 v在容積相等的前提下，使受腐蝕的表面最小，比表面積=表面積/體積v六面體正方體圓柱體橢圓體球體5.6.8 最小比表面積準(zhǔn)則某儲(chǔ)液罐，10立方米容積，是用一個(gè)大罐還是用十個(gè)小罐減少腐蝕更好一點(diǎn)？ 不能通過(guò)結(jié)構(gòu)措施消除的腐蝕損壞，可設(shè)計(jì)上為后續(xù)更換腐蝕部件或加防護(hù)措施提供便利1、易于觀察腐蝕損壞；2、易于更換腐蝕嚴(yán)重的構(gòu)件；3、易于上涂層，易于電鍍5.6.9 便利后繼措施準(zhǔn)則 5.6.10 良好力學(xué)狀態(tài)準(zhǔn)則類似于焊接件里的強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)規(guī)范，讓焊縫處

45、于較好的受力狀態(tài)；拉應(yīng)力會(huì)加劇腐蝕；裂紋應(yīng)力同時(shí)存在時(shí)，可能產(chǎn)生應(yīng)力裂紋腐蝕124 第六章第六章 機(jī)械可靠性應(yīng)用準(zhǔn)則機(jī)械可靠性應(yīng)用準(zhǔn)則v6.1沖擊載荷與霍普金圣效應(yīng)v6.2 各態(tài)遍歷的隨機(jī)振動(dòng)v6.3隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)準(zhǔn)則v6.4沖擊載荷作用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v6.5結(jié)構(gòu)柔性與變形協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v6.6壓力容器與動(dòng)載作用設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v6.7振動(dòng)環(huán)境作用的可靠性準(zhǔn)則v6.8復(fù)合載荷環(huán)境材料匹配準(zhǔn)則第六章第六章 機(jī)械可靠性應(yīng)用準(zhǔn)則機(jī)械可靠性應(yīng)用準(zhǔn)則v6.9載荷環(huán)境毛坯匹配準(zhǔn)則v6.10減振器與結(jié)構(gòu)阻尼準(zhǔn)則v6.11潤(rùn)滑與降噪準(zhǔn)則v6.12表面技術(shù)與潤(rùn)滑匹配準(zhǔn)則v6.13 箱座、支架類零部件材料阻尼準(zhǔn)則v6.14鑄件減

46、震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v6.15鍛件、焊接件抗沖擊設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1251266.1沖擊載荷與霍普金圣效應(yīng)v吊索、吊具v霍普金森實(shí)驗(yàn)v宏觀運(yùn)動(dòng)v振動(dòng)響應(yīng)v局部效應(yīng)6.10減振器與結(jié)構(gòu)阻尼準(zhǔn)則1276.2減振降噪準(zhǔn)則 v機(jī)械振動(dòng)分析v流體噪聲分析v減振設(shè)計(jì)v降噪原理設(shè)計(jì)1286.3沖擊載荷作用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v半正弦沖擊:適用于普通碰撞及發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火過(guò)程的沖擊描述v作用時(shí)間v幅值v控制精度v沖擊響應(yīng)譜:適用于爆炸、分離等作用過(guò)程的環(huán)境描述1296.4結(jié)構(gòu)柔性與變形協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有沖擊載荷的情況下，加大柔性，避免沖擊，但快速響應(yīng)特性會(huì)下降。載荷特征、失效模式、作用機(jī)理、宏觀形態(tài)、微觀損傷、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)與協(xié)調(diào)準(zhǔn)則柔性準(zhǔn)則的措施：v增

47、加等截面桿的長(zhǎng)度；v避免截面突變；v安裝緩沖器；1.選用彈性模量小的材料。1306.5變形協(xié)調(diào)準(zhǔn)則變形協(xié)調(diào)準(zhǔn)則 v在力的傳遞中，構(gòu)件會(huì)發(fā)生變形，變形不對(duì)稱、接觸面變形不匹配等都會(huì)引起走偏、應(yīng)力集中等問(wèn)題； 設(shè)計(jì)案例剖析1316.6壓力容器與動(dòng)載作用設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v靜強(qiáng)度v傳力路徑v損傷容限（案例剖析）v耐久性與剩余壽命vPHM管理vKYKIC1326.7振動(dòng)環(huán)境作用的可靠性準(zhǔn)則v模態(tài)控制v激勵(lì)控制v減振控制v聲源控制133簡(jiǎn)諧振動(dòng)v運(yùn)動(dòng)方程:v通解:0 KxxM titieCeCx21tCxcosMK134有阻尼振動(dòng)v運(yùn)動(dòng)方程v通解:v臨界阻尼 :02rteKDrMr02KDrMrMKMDDr242

48、042 KMDMDr2MDCex2135有阻尼周期振動(dòng)v通解tMDKMCextMD24cos22MDKMD242MDKMt242136強(qiáng)迫振動(dòng)v運(yùn)動(dòng)方程v通解:v當(dāng)發(fā)生共振時(shí) v避免共振: 或qtFKxxMcos qtqMFtCxcoscos22q22q22q137有阻尼強(qiáng)迫振動(dòng)v運(yùn)動(dòng)方程:v通解:v問(wèn)題:qtFKxxDxMcos qtCqtBtMDKMAexMDsincos24cos22DqFCBq, 0,時(shí)138一般系統(tǒng)v示意圖自由振動(dòng)自由振動(dòng)當(dāng)當(dāng)q=時(shí)的強(qiáng)迫振動(dòng)時(shí)的強(qiáng)迫振動(dòng)xt01396.8復(fù)合載荷環(huán)境材料匹配準(zhǔn)則v齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主要受力部分主要受力部分是是輪齒輪齒，齒面承受，齒面

49、承受接觸應(yīng)力和摩擦力接觸應(yīng)力和摩擦力，要求輪齒表面有，要求輪齒表面有足夠的足夠的強(qiáng)度和硬度強(qiáng)度和硬度v同時(shí)，同時(shí)，齒根部分齒根部分要承受要承受彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力v齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中有時(shí)還受到齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中有時(shí)還受到?jīng)_擊力沖擊力，因此齒，因此齒輪本體要有輪本體要有一定的強(qiáng)度和韌性一定的強(qiáng)度和韌性140續(xù)v一般一般中小型齒輪中小型齒輪應(yīng)選用綜合機(jī)械性能良好的應(yīng)選用綜合機(jī)械性能良好的中碳結(jié)構(gòu)鋼中碳結(jié)構(gòu)鋼，重重要的齒輪要的齒輪應(yīng)選用應(yīng)選用合金滲碳鋼合金滲碳鋼。其毛坯生產(chǎn)方法。其毛坯生產(chǎn)方法采用型材經(jīng)鍛采用型材經(jīng)鍛造造而而結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型齒輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型齒輪，其毛坯可用，其毛坯可用鑄鋼或球墨鑄鐵鑄鋼或球墨鑄鐵

50、鑄造鑄造而成而成v在在單件生產(chǎn)的條件單件生產(chǎn)的條件下，也可用下，也可用焊接焊接方法制造方法制造大型齒輪大型齒輪的毛坯的毛坯v低速運(yùn)轉(zhuǎn)受力不大的齒輪低速運(yùn)轉(zhuǎn)受力不大的齒輪，可用，可用灰鑄鐵件灰鑄鐵件為毛坯為毛坯v高速輕載的普通小齒輪高速輕載的普通小齒輪，為減小噪聲也可用，為減小噪聲也可用非金屬材料非金屬材料(如如尼龍等尼龍等)制造制造v對(duì)對(duì)要求傳動(dòng)精確、結(jié)構(gòu)小巧的儀表齒輪要求傳動(dòng)精確、結(jié)構(gòu)小巧的儀表齒輪，可用，可用板料沖裁板料沖裁而成而成v有些齒輪有些齒輪也可用也可用壓鑄、粉末冶金等方法壓鑄、粉末冶金等方法制成制成1416.9載荷環(huán)境毛坯匹配準(zhǔn)則v載荷類型v環(huán)境特征v工件形狀v結(jié)構(gòu)尺寸規(guī)模142

51、6.10減振器與結(jié)構(gòu)阻尼準(zhǔn)則v減振器諧振特性及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量、阻尼決定的儀器、設(shè)備動(dòng)力學(xué)常數(shù)v運(yùn)動(dòng)方程v通解:v臨界阻尼 :02rteKDrMr02KDrMrMKMDDr242042 KMDMDr2MDCex21436.11潤(rùn)滑與降噪準(zhǔn)則1446.12表面技術(shù)與潤(rùn)滑匹配準(zhǔn)則齒面嚴(yán)重膠合現(xiàn)象145A 金屬化學(xué)處理v鋼鐵的化學(xué)氧化（0.51.5m）v有色金屬的化學(xué)氧化(0.54 m)v鋁及鋁合金的陽(yáng)極氧化可控制在幾十幾百微米(鋁自然氧化膜層厚0.0100.015 m)v磷化處理(520 m)v鉻酸鹽膜(0.82 m)146磷化v磷化所形成的磷化膜是一層穩(wěn)定的不導(dǎo)電的隔離層，使金屬表面由優(yōu)良導(dǎo)

52、體變?yōu)椴涣紝?dǎo)體，抑制了微電池形成，有效地阻止涂層腐蝕。 v磷化常用的方法按處理溫度分為高溫磷化（7090 ），中溫磷化（5070 ）和常溫磷化（2030 ）。v磷化膜一般是黑色的。147b 表面改性技術(shù)準(zhǔn)則v表面形變強(qiáng)化（噴丸等）v表面熱處理（感應(yīng)、火焰、浴爐、電解液及高密度能量表面淬火）v表面化學(xué)熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲金屬）v等離子體表面處理v激光、電子束、高密度太陽(yáng)能表面處理v離子注入表面改性148c 配合偶件腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 v保護(hù)層v緩蝕劑v鈍化v經(jīng)重鉻酸鹽處理的硫酸陽(yáng)極化膜層v電火花涂附v硬度匹配準(zhǔn)則v電化學(xué)防護(hù)準(zhǔn)則1496.13 箱座、支架類零部件材料阻尼準(zhǔn)則v根據(jù)

53、這類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用要求，通常根據(jù)這類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用要求，通常采用采用鑄鐵以鑄造鑄鐵以鑄造方法制成毛坯方法制成毛坯v鑄鐵能制造結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的毛坯，具有良好鑄鐵能制造結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的毛坯，具有良好的耐壓、耐磨和減振性，價(jià)格便宜的耐壓、耐磨和減振性，價(jià)格便宜v對(duì)對(duì)受力大、復(fù)雜的零件受力大、復(fù)雜的零件毛坯，則采用毛坯，則采用鑄鋼鑄鋼件件v在在單件生產(chǎn)或工期緊迫單件生產(chǎn)或工期緊迫時(shí)，也可采用時(shí)，也可采用焊接件焊接件制造毛坯，它的優(yōu)點(diǎn)可減輕零件重量，但減制造毛坯，它的優(yōu)點(diǎn)可減輕零件重量，但減振性不如鑄鐵件振性不如鑄鐵件1506.14鑄件減震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用要求，通常采用根據(jù)零件

54、的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用要求，通常采用鑄鐵以鑄造鑄鐵以鑄造方法方法制成毛坯制成毛坯v鑄鐵能制造結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的毛坯，具有良好的耐壓、耐磨和鑄鐵能制造結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的毛坯，具有良好的耐壓、耐磨和減振性，價(jià)格便宜減振性，價(jià)格便宜v對(duì)對(duì)受力大、復(fù)雜的零件受力大、復(fù)雜的零件毛坯，則采用毛坯，則采用鑄鋼鑄鋼件件v在在單件生產(chǎn)或工期緊迫單件生產(chǎn)或工期緊迫時(shí)，也可采用時(shí)，也可采用焊接件焊接件制造毛坯，它的制造毛坯，它的優(yōu)點(diǎn)可減輕零件重量，但減振性不如鑄鐵件優(yōu)點(diǎn)可減輕零件重量，但減振性不如鑄鐵件v有些異形斷面或彎曲軸線的軸有些異形斷面或彎曲軸線的軸，如凸輪軸、曲軸等，材料采，如凸輪軸、曲軸等，材料采用球墨鑄鐵，其毛坯選用

55、用球墨鑄鐵，其毛坯選用鑄造鑄造成形方法。成形方法。v在某些情況下，零件毛坯成形方法可選用在某些情況下，零件毛坯成形方法可選用鍛鍛-焊、鑄焊、鑄-焊結(jié)合焊結(jié)合的的方法方法v例如：汽車排氣閥零件，可將合金耐熱鋼的閥帽與普通碳素例如：汽車排氣閥零件，可將合金耐熱鋼的閥帽與普通碳素鋼的閥桿焊成一體，以節(jié)約耐熱鋼材料。有些大型軸桿類零鋼的閥桿焊成一體，以節(jié)約耐熱鋼材料。有些大型軸桿類零件的毛坯，例如我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的件的毛坯，例如我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的12000 t水壓機(jī)的立柱，水壓機(jī)的立柱，即采用鑄焊結(jié)構(gòu)；該立柱長(zhǎng)即采用鑄焊結(jié)構(gòu)；該立柱長(zhǎng)18m，直徑，直徑1m，壁厚，壁厚0.3m，重，重80t，采用，采用

56、ZG270500，分六段鑄造，以焊接方法焊成整體，分六段鑄造，以焊接方法焊成整體毛坯毛坯1516.15鍛件、焊接件抗沖擊設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v一般的軸類零件一般的軸類零件若各段臺(tái)階若各段臺(tái)階直徑相差不大直徑相差不大，可，可直接直接選用型材選用型材；若；若直徑相差較大直徑相差較大，則可，則可采用鍛件采用鍛件。v大型零件大型零件只能采用只能采用自由鍛件、砂型鑄件或焊接件自由鍛件、砂型鑄件或焊接件。v軸桿類零件一般都是軸桿類零件一般都是重要的受力和傳動(dòng)零件重要的受力和傳動(dòng)零件v用于中等載荷或一般要求的軸，主要選用中碳調(diào)質(zhì)用于中等載荷或一般要求的軸，主要選用中碳調(diào)質(zhì)鋼鋼v用于重載、沖擊及耐磨的軸，主要選用合金結(jié)構(gòu)

57、鋼用于重載、沖擊及耐磨的軸，主要選用合金結(jié)構(gòu)鋼v用這類材料制造的軸，其毛坯均采用用這類材料制造的軸，其毛坯均采用鍛造成形鍛造成形加工加工方法方法152 第七章第七章 受熱結(jié)構(gòu)影響因素受熱結(jié)構(gòu)影響因素v7.1總體熱慣性與最高溫度v7.2比熱容與高溫持續(xù)時(shí)間v7.3表面輻射系數(shù)v7.4熱阻與熱循環(huán)周期數(shù)v7.5熱絕緣部位v7.6耐熱限制v7.7主動(dòng)冷卻技術(shù) 1537.1 熱負(fù)荷分類設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v熱循環(huán)v熱沖擊v熱力學(xué)疲勞v氧化性和腐蝕性氣體v脆性（吸氫）v侵蝕性燃料1547.2受熱結(jié)構(gòu)失效模式v高溫蠕變v熱疲勞v高溫疲勞v裂紋擴(kuò)長(zhǎng)斷裂（玻璃及陶瓷基耐熱材料）v粘接開(kāi)裂（纖維與基體界面）v高溫脆性破壞v

58、老化失效（密封件與電子器件）1557.3結(jié)構(gòu)散熱與冷卻控制v自然冷卻v強(qiáng)風(fēng)冷卻v液體冷卻v蒸發(fā)冷卻v熱電冷卻v熱管傳熱v耗散的熱量決定系統(tǒng)的穩(wěn)升，即設(shè)備的工作溫度1567.4受熱結(jié)構(gòu)選材準(zhǔn)則v顆粒增強(qiáng)性材料v晶須增強(qiáng)性材料v高性能金屬合金v彌散增強(qiáng)v凈尺寸成型工藝與準(zhǔn)凈尺寸成型工藝v超塑性成型和擴(kuò)散焊接（鈦合金復(fù)雜構(gòu)型）v樹(shù)脂或溶膠、凝膠工藝（陶瓷符合材料）v氣相沉積1577.5高溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v載荷特征v失效機(jī)理v選材準(zhǔn)則v材料宏觀特征與微觀結(jié)構(gòu)v熱強(qiáng)性,熱硬性v熱疲勞設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v零部件間熱膨脹系數(shù)及其差異v連接準(zhǔn)則v配合耦件配合準(zhǔn)則v組裝準(zhǔn)則v密封準(zhǔn)則v受力準(zhǔn)則1587.6熱平衡與熱電模擬v

59、即將熱流量（功耗）模擬為電流、溫差模擬為電壓、熱阻模擬為電阻、傳導(dǎo)模擬為電導(dǎo)v熱沉等效于大地v這種模擬方法使用于各種傳熱方式，尤其是導(dǎo)熱的傳熱v對(duì)流換熱的模擬比傳導(dǎo)要困難一些v輻射換熱模擬誤差會(huì)更大一些1597.7溫度測(cè)量和高溫試驗(yàn)設(shè)備v一次儀表：熱電偶、熱電阻、變色涂料等v二次儀表：變換器、放大器、溫度補(bǔ)償、熱像儀v數(shù)據(jù)采集記錄與處理設(shè)備v測(cè)試電纜v供電電源等1607.8材料耐熱性能分析v合理布局開(kāi)孔形狀v避免出現(xiàn)多重應(yīng)離集中v合理的過(guò)度圓角和凸臺(tái)半徑v避免結(jié)構(gòu)偏心v避免在缺口敏感材料和高應(yīng)力區(qū)打檢驗(yàn)印1617.9結(jié)構(gòu)耐熱設(shè)計(jì)v傅立葉傳熱基本定律v牛頓對(duì)流換熱基本定律v任意物體輻射能力v自然

60、對(duì)流換熱準(zhǔn)則v強(qiáng)迫對(duì)流換熱準(zhǔn)則v兩物體間輻射換熱1627.10 雙層結(jié)構(gòu)散隔熱結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則v為防止內(nèi)蒙皮鼓動(dòng)及殘余變形,設(shè)計(jì)時(shí)在內(nèi)蒙皮與框連接處,要采用補(bǔ)償措施,避免由于熱變形時(shí)將內(nèi)蒙皮或框緣損壞.結(jié)構(gòu)補(bǔ)償一般采用如下措施:v1、在內(nèi)蒙皮和框緣連接處采用過(guò)度件連接形式，不宜直接連接。v2、過(guò)度件與蒙皮之間采用螺釘連接，不能用鉚接。1637.11影響設(shè)計(jì)和材料選擇的因素v表面催化作用v氧化性物質(zhì)v材料導(dǎo)熱特性v使用壽命要求v聲響應(yīng)1647.12高溫合金處理設(shè)備準(zhǔn)則v氧、氫、碳對(duì)工件氧化、污染控制v真空爐或保護(hù)氣氛爐（氬或氮），氬氣氣體純度不低于99.99%，氮?dú)鈿怏w純度不低于99.995%。v爐壁結(jié)