1. Introducció
Els segells metàl·lics s'utilitzen àmpliament en els camps aeroespacial, nuclear, petroquímic i altres, i el seu rendiment afecta directament la seguretat i la fiabilitat dels equips. Tanmateix, en condicions extremes com ara altes temperatures, altes pressions i forta corrosió, els segells metàl·lics s'enfronten a estats d'estrès complexos i factors ambientals, i són propensos a fallar, cosa que provoca fuites en els equips o fins i tot accidents catastròfics. Per tant, la investigació en profunditat sobre el mecanisme de fallada dels segells metàl·lics en condicions extremes i l'establiment d'un model de predicció de vida útil precís són de gran importància per garantir el funcionament segur dels equips.
2. Mecanisme de fallada dels segells metàl·lics en condicions extremes
El mecanisme de fallada dels segells metàl·lics en condicions extremes és complex i divers, i inclou principalment els següents:
2.1 Fractura per fatiga: Sota l'acció de càrregues alternes, les esquerdes s'inicien a la superfície o a l'interior del segell metàl·lic i s'expandeixen gradualment, provocant finalment una fallada per fractura. La fractura per fatiga és una de les formes de fallada més comunes dels segells metàl·lics.
2.2 Fallada per fluència: Sota altes temperatures i tensions contínues, el segell metàl·lic experimenta una deformació plàstica lenta, que finalment condueix a la fallada. La fallada per fluència és la principal forma de fallada dels segells metàl·lics en ambients d'altes temperatures.
2.3 Esquerdament per corrosió sota tensió: Sota l'acció combinada de la tensió de tracció i el medi corrosiu, les esquerdes s'inicien a la superfície dels anells de segellat metàl·lics i s'expandeixen ràpidament, donant lloc a fractures fràgils. L'esquerdament per corrosió sota tensió és la principal forma de fallada dels anells de segellat metàl·lics en ambients corrosius.
2.4 Altres formes de falla: També inclou el desgast, el desgast per fretting, la fragilització per hidrogen i altres formes de falla.
3. Model de predicció de la vida útil dels anells de segellat metàl·lics
Per tal de predir amb precisió la vida útil dels anells de segellat metàl·lics, els investigadors han proposat diversos models de predicció de vida útil, que inclouen principalment:
3.1 Model de predicció de la vida útil basat en la mecànica de la fractura: aquest model es basa en la mecànica de la fractura elàstica lineal o en la teoria de la mecànica de la fractura elasto-plàstica, i prediu la vida útil dels anells de segellat metàl·lics mitjançant l'anàlisi del comportament de propagació de les esquerdes.
3.2 Model de predicció de vida útil basat en la mecànica de danys: aquest model considera el procés de danys dels anells de segellat metàl·lics com un procés continu i prediu la seva vida útil establint una equació d'evolució del dany.
3.3 Model de predicció de la vida útil basat en l'aprenentatge automàtic: aquest model utilitza algoritmes d'aprenentatge automàtic per establir un model de predicció de la vida útil per a anells de segellat metàl·lics mitjançant l'anàlisi d'una gran quantitat de dades experimentals.
4. Conclusió i perspectiva
El mecanisme de fallada dels segells metàl·lics en condicions de treball extremes és complex, i la seva predicció de vida útil ha de tenir en compte múltiples factors. En el futur, cal dur a terme la següent investigació:
4.1 Estudi en profunditat del mecanisme de fallada de les juntes metàl·liques sota acoblament multicamp.
4.2 Desenvolupar un model de predicció de vida més precís per millorar la precisió i la fiabilitat de les prediccions.
4.3 Desenvolupar tecnologia de monitorització de l'estat dels segells metàl·lics per aconseguir un seguiment en temps real i un avís precoç del seu estat de funcionament.
Data de publicació: 07-02-2025