1. Inleiding
Metalen afdichtingen worden veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, kernenergie, petrochemie en andere sectoren, en hun prestaties zijn direct van invloed op de veiligheid en betrouwbaarheid van apparatuur. Onder extreme omstandigheden, zoals hoge temperaturen, hoge druk en sterke corrosie, worden metalen afdichtingen echter geconfronteerd met complexe spanningstoestanden en omgevingsfactoren, waardoor ze gevoelig zijn voor storingen. Dit kan leiden tot lekkage van apparatuur of zelfs catastrofale ongevallen. Daarom zijn diepgaand onderzoek naar het faalmechanisme van metalen afdichtingen onder extreme omstandigheden en het opstellen van een nauwkeurig model voor de voorspelling van de levensduur van groot belang voor het waarborgen van de veilige werking van apparatuur.
2. Faalmechanisme van metalen afdichtingen onder extreme omstandigheden
Het faalmechanisme van metalen afdichtingen onder extreme omstandigheden is complex en divers en omvat voornamelijk het volgende:
2.1 Vermoeiingsbreuk: Onder invloed van wisselende belastingen ontstaan er scheuren aan het oppervlak of aan de binnenkant van de metalen afdichting. Deze scheuren breiden zich geleidelijk uit en leiden uiteindelijk tot breuk. Vermoeiingsbreuk is een van de meest voorkomende vormen van breuk bij metalen afdichtingen.
2.2 Kruipbreuk: Onder hoge temperaturen en continue spanning ondergaat de metalen afdichting een langzame plastische vervorming, wat uiteindelijk tot breuk leidt. Kruipbreuk is de meest voorkomende vorm van breuk bij metalen afdichtingen bij hoge temperaturen.
2.3 Spanningscorrosie: Onder invloed van trekspanning en corrosief medium ontstaan er scheuren op het oppervlak van metalen afdichtringen die zich snel uitbreiden, wat leidt tot brosse breuk. Spanningscorrosie is de belangrijkste vorm van breuk van metalen afdichtringen in corrosieve omgevingen.
2.4 Andere vormen van falen: Hieronder vallen ook slijtage, wrijvingsslijtage, waterstofbrosheid en andere vormen van falen.
3. Levensduurvoorspellingsmodel van metalen afdichtringen
Om de levensduur van metalen afdichtringen nauwkeurig te kunnen voorspellen, hebben onderzoekers een reeks modellen voor het voorspellen van de levensduur voorgesteld, waaronder voornamelijk:
3.1 Levensduurvoorspellingsmodel op basis van breukmechanica: Dit model is gebaseerd op de theorie van lineaire elastische breukmechanica of elastische-plastische breukmechanica en voorspelt de levensduur van metalen afdichtingsringen door het scheurvoortplantingsgedrag te analyseren.
3.2 Levensduurvoorspellingsmodel op basis van schademechanica: Dit model beschouwt het beschadigingsproces van metalen afdichtringen als een continu proces en voorspelt de levensduur ervan door een vergelijking voor de schade-ontwikkeling op te stellen.
3.3 Levensduurvoorspellingsmodel op basis van machinaal leren: dit model maakt gebruik van algoritmen voor machinaal leren om een levensduurvoorspellingsmodel voor metalen afdichtringen op te stellen door een grote hoeveelheid experimentele gegevens te analyseren.
4. Conclusie en vooruitzicht
Het faalmechanisme van metalen afdichtingen onder extreme bedrijfsomstandigheden is complex en de voorspelling van de levensduur ervan moet rekening houden met meerdere factoren. In de toekomst moet het volgende onderzoek verder worden uitgevoerd:
4.1 Diepgaande studie van het faalmechanisme van metalen afdichtingen bij multi-veldkoppeling.
4.2 Ontwikkel een nauwkeuriger model voor levensverwachting om de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de voorspelling te verbeteren.
4.3 Ontwikkel technologie voor gezondheidsbewaking van metalen afdichtingen om realtime bewaking en vroegtijdige waarschuwing over hun bedrijfsstatus mogelijk te maken.
Plaatsingstijd: 07-02-2025