7.2机械疲劳损伤-HALT和HASS的如何实现
HALT是用来寻找产品设计和制造中存在的薄弱环节,而HASS是发现零部件和组装中存在的缺陷并加以改正。事实证明有缺陷的零部件通常其应力要高于没有缺陷的零部件,这正是导致零件失效的原因。比如说焊点中有气泡或者零件引脚弯得太过了,又或是运送不当造成扭曲变形,那么那里的应力会比其它地方的要高。
最根本的是许多类型的应力所引起故障失效加速因子并不是和应力成等比例增加,大部分情况下是成指数级增加的,其解释如下:
最基本的失效模式是由振动、热冲击、湿度或开关循环等应力所引起的机械疲劳损伤,它们之间的关系是:
D
其中,D是米勒累积疲劳损伤函数
N是应力循环的次数
S是单位面积施加的应力
β是材料特性
图7.1中的应力和失效所需循环次数(S-N)图来自斯坦博格[3],通过对样品进行张力疲劳拉伸得出的拉伸力和循环次数间是一个指数分布,从而验证等式7.1的存在。参数β是曲线的斜率,通常在高应力下大部分材料是在8~12之间,那么在低应力下,所需的循环次数就增加很多。
对图7.1进行分析(7075-T6型铝),我们可以得到在施加不同压力下所需要的循环次数:
1.在40KSI(千帕)下需要2,000,0000个循环