三维等损伤环境谱的编制原理和方法

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1、航空学报ActaAerOnauticaetAslrOnauticaSinicaFeb252016VoI．37No．2381—389ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．educnhkxb@buaaedu．cn三维等损伤环境谱的编制原理和方法张福泽*空军装备研究院航空装备研究所，北京100076摘要：研究给出了一种真实使用环境的温度、湿度和时间三维日历寿命定寿谱。它包含：使用环境的原始参数的实测和统计，参数合并和等腐蚀损伤折算，使用环境下的3个参数任意组合的三维谱编制。该三维谱可根据日历寿命计算或试验需要

2、，编制成多级温度和多级湿度谱，也可编制成一级温度和一级湿度谱。从理论上讲，由于这些不同的谱具有相同损伤，因此最终计算和试验给出的日历寿命相等，从而可消除腐蚀领域的“当量折算”这个不准确环节，使日历寿命确定更加可靠。关键词：金属日历寿命；腐蚀；腐蚀等损伤折算；三维环境谱；温度；湿度；时间中图分类号：V215．5文献标识码：A文章编号：1000—6893(2016)02一0381一09环境谱是机械日历寿命确定的基石，它在日历寿命确定中的作用，相当于盖楼的地基作用。这个道理大家都了解，但至今，国内外在机械日历寿命研究中，尚没有找到直接用真实环境的温度

3、、湿度和时间进行编制等损伤谱的理论和编制方法。1999年，文献[1]研究给出了一种金属机件腐蚀损伤日历寿命模型和确定方法，它可用相关的温度、湿度、时间和腐蚀性能曲线，进行金属机件日历寿命计算和试验，可直接给出使用日历寿命。这在国际机械日历寿命研发中，称得上是重要的里程碑。由此人们可以直接用真实使用环境参数(腐蚀温度、湿度和时间)计算机械日历寿命，可以说，这是该领域中的重大突破。文献[1]虽然建立了日历寿命模型，但没有给出如何编制温度、湿度和时间的三维腐蚀环境谱的方法，截至目前，国外也没有相关成果发表。本文针对日历寿命计算和试验的需要进行如下研究

4、。1使用环境的原始参数1．1原始参数的实测地区1)原始参数地区的选择：根据《区域定寿法》[21的原则，在全国选定有代表性的若干个地区。2)原始参数实测单位：最好是专职的监测站。1．2原始参数监测的参数和内容1)原始统计参数：温度T、湿度RH、时间^以及与腐蚀相关的各种介质成份及含量。2)原始统计参数的监测内容：监测每1年每1天每1小时的温度、湿度、时间和各介质含量的变化值。收稿日期：2015—09．30；退修日期：2015—11—28；录用日期：2015-12-14；网络出版时间：2015-12—2214：59网络出版地址：wwwcnkinet

5、／kcms／detail／111929V．201512221459．002htmI*通讯作者．Tel_：010．66713310E—majl：zhangfuzema¨@sjnacom引用榕武

6、张福泽三维等损伤环境谱的编翻跟理和方法LJ]．航空学报．2016．37(2)：381—389．ZHANGFzDrawingup弘

7、ncip

8、eandmethodof3Ddamageenvifonmemsoeclrumofmeta{licca

9、endar

10、ife￡JIAdaAeronauticaetAslronaulIcaS}n}ca·2016·37(2)：

11、381—389航空学报Feb．252016VoI37No．22三维等损伤谱编制原理和方法2．1三维等损伤谱的由来由于原始参数(丁、RH和^)值是每年每天每小时的监测值，这些监测值繁多又无序，无法用于日历寿命试验，因此必须在各参数间进行合理地合并，使T、RH和^值可控而有序。但由于各国的专家们一直没找到合理的合并原理和方法，因此直到今日仍无法编制出等损伤谱。自文献[1]给出金属材料的rH曲线和RH—H曲线之后，本文开始研究如何利用T-H曲线和RH—H曲线编制日历寿命的三维等损伤环境谱。所谓三维等损伤环境谱，它包含3个参数和等腐蚀损伤两方面内容。三

12、维是指使用环境中的温度T、湿度RH和时间矗的组合体；等损伤是指在编谱过程中各参数的合并和各谱之间转换都是等腐蚀损伤的，保证编出的各种谱都是三维等损伤谱。2．2合理确定使用温度和湿度的门槛值(L和RH。)为了编制出可用于日历寿命试验的三维等损伤谱，必须舍弃对金属腐蚀损伤无贡献或贡献很小的温度T和湿度RH。舍弃标准就是它们的门槛值丁。和RH。。T，和RH。的理论值可根据材料T_H曲线和RH—H曲线的持久极限值(T。和RHk)[3]确定。即T。≤Tk、RH。≤RHk，如图1和图2所示。图1材料的rH曲线F喀1}Hcurveofmaterial图2材料

13、的RH—H曲线F蛾2RH—Hcurveofmaterial2．3参数之间的互相等损伤换算式在文献[1]发现T-H曲线和RH—H曲线之前，是无法在编制环