高周疲劳失效分析
发动机叶片高周疲劳失效分析
090605 鲍海滨
摘要：为了降低航空发动机叶片的高循环疲劳失效。分析了导致高循环疲劳失效的原因、失效准则，以及一种研究材料多轴高周疲劳的新途径。
关键词：航空发动机叶片高循环疲劳失效
1 引言
航空发动机结构完整性和可靠性设计，对满足现代高性能航空发动机高推重比(高功质比)、高适用性、高可靠性、耐久性和低成本的要求起着至关重要的作用。采用先进的气动设计和先进结构、新材料、新工艺是现代高性能航空发动机最重要的特征，而无论是先进的气动设计，还是先进的结构、材料和工艺，都必须建立在结构完整性和可靠性的基础上。
航空发动机结构完整性和可靠性方面的不足严重地制约着在研发动机的研制目标和周期。在中国航空发动机研制过程中，科研人员最深刻的体会是，相对而言实现发动机性能指标的周期要短一些，也有一些有效的办法，而大量的结构完整性和可靠性问题特别是叶片断裂故障却显著地影响着发动机的质量和设计定型的周期。
导致叶片断裂失效的原因是多方面的[1，2]，根据不同的参考标准和参量，疲劳断裂二级失效模式如图1所示[3]
据统计，在燃气涡轮发动机中，由高循环疲劳引发的事故约占总事故的25%。因此，最大限度地降低航空发动机叶片高循环疲劳失效是最现实、亟待解决的任务。
根据频率
根据应力大小
根据温度
穿晶型疲劳断裂
沿晶型疲劳断裂
剪切型疲劳断裂
正断型疲劳断裂
晶格型
非晶格型
机械疲劳断裂
热疲劳断裂
拉—压疲劳断裂
弯曲疲劳断裂
扭转疲劳断裂
接触疲劳断裂
低温疲劳断裂
高温疲劳断裂
机械疲劳断裂
腐蚀疲劳断裂
应力疲劳断裂
应变疲劳断裂
高周疲劳断裂
低周疲劳断裂
高频疲劳断裂
低频疲劳断裂
室温疲劳断裂
图1 疲劳二级失效模式分类
2 高周疲劳失效的影响因素
2.1名义应力的影响
很早的时候就确认名义应力会引起失效。125年前Wohler[4]发现随着名义拉应力的增加引起失效的交变应力幅将随之减少。后来Gerber[5]提出抛物线关系理论，即应力幅与名义应力间存在着抛物线关系，相应于零幅值交变应力的名义应力极限等于材料的拉伸极限。Goodmen用对称交变应力和名义应力的线性关系代替抛物线关系增加了设计的安全裕度。事实上，设计中很多有疲劳极限低于此直线值，Goodmen曲线实为一种保守设计。Miller用循环应力代替但相对屈服应力对这一理论作了另一种解释。
令人惊讶的是，这些理论中的关系式没有一条被试验验证。而我们却已把这些理论广泛用于工程实际，因此使用诸如Goodmen这些保守理论并非有什么不合理。还有一种情况我们引起注意，即压应力并不减少改变许用的交变载荷。事实上，平均压应力常会增加疲劳强度，所以对于设计计算，疲劳强度考虑成与零平均应力的疲劳强度相一致。
2.2 表面光洁度
疲劳裂纹主要生产在材料的自由表面，因此表面因素的性质举足轻重。经机械加工的表面特性，我们考虑以下三种因素：
（1）不规则的表面划伤或表面粗糙度
（2）表层中有残余应力
（3）塑性变形和材料表面的微观结构
1）表面粗糙度机械加工表面的粗糙度可用轮廓度计量，一般表示为偏离中心线的平均值（CLA）现在常用Ra值表示，Ra 值的范围从0.25的研磨光洁度至7.5微米的车削光洁度。比较车削或者粗研与细研或抛光表面，对碳钢，表面粗糙度使疲劳强度降低大约10～25% ，而对高强度钢，表面租糙度的影响更加明显。
2）残余应力喷丸能够改变零件的疲劳强度已经被证实。由于它对表面光洁度影响不大，很明显喷丸的引入是增加表面残余压应力有良性作用。所以表面残余应力状态对疲劳强度有重要改善。
3）塑性变形和微观结构微观结构影响材料的疲劳特性广为人知，晶粒大小的影响更为重要。然而在大型转子的制造过程中，考察材料基体是否变异的渠道少得可怜，而结构的选择考虑常常依附于从锻造到如何加工至最后形状相联系的工艺难易程度。
2.3 尺寸、应力梯度由于设计引起的应力集中影响
尺寸影响被说成一种或多种因素，但最为人们接受的是如下观点：
1）应力梯度影响：很清楚对于有同样表面应力的转轴，直径大的则应力梯度小，一旦疲劳萌生于次表层的危险区域内，那么大型转轴刚处于非常高的名义应力水平，继而疲劳强度降低。这种解释适用于没有拉一压状况。
2）概率影响：因为疲劳萌生于表面薄弱处而强度受表面面积影响，所以面积愈大，强度愈低。不管平板试件的疲劳强度受尺寸影响的真实情况如何，人们都相信切口平板试件的疲劳强度与尺寸关系甚为密切，小试件的最高疲劳强度趋干平板无切口试件的强度。最大试件的强度趋于深切口敏感状态的强度，即疲劳强度为σ /K t ，其中σ是无切口平板的疲劳强度，Kt 为应力集中系数。
2.4 环境影响
人们在许多年前就知道环境是影响金属疲劳强度的重要因素。其影响分为两类，其一是疲劳强度的变化不受材料表面严重的腐蚀影响；其二是强度变化由腐蚀或蚀点引起。第二类
情况很难用实验定量分析，因为腐蚀贯穿于试件寿命的始终，也即许多年，而一般疲劳试验几个小时就完成了。另外，腐蚀疲劳的特性与空气中的试验不一样，它的S —N 曲线常常是趋于连续向下，甚至在108
个循环下也是如此，即没有疲劳极限。
2.5 微动影响
众所周知，微动使得材料的疲劳强度急剧下降，例如用En 26钢 ( 0 .43 C ，2.56 Ni ，0.62 Cr ，0.54 Mo )，热处理至强度极限为1043MPa ，发现其微动疲劳强度降至±32MPa ，即仅为拉伸极限的3.1 % ，或者说无微动棒的疲劳强度的 1/17 。比较公允的事实是相对滑移幅在8～14x10-8 毫米的范围内时，疲劳强度下降最低。 3 高周疲劳失效准则
1）Gough 准则的Lee 修正式[5]
(/)(/)A A a a R b S t + (1) 其中A=2（1+BsinU ），Ra ，Sa 分别为分别为弯曲正应力幅和扭转应力幅， b 是指定寿命N 下的弯曲疲劳极限，t 是指定寿命N 下的剪切疲劳极限，U 为非比例加载时弯曲和扭转的相位差，B 为材料常数。该准则在比例加载与非比例加载下均适用，比例加载条件下，Lee 修正式即Gough 准则。
2）Crossland 准则[6]
,,()H m H a K R R + (2)
其中2121212,3(/,a K t f K t J =-=为应力偏量第二不变的幅值，,,H m H a R R ，分别为第一应力不变量的幅值和均值，2121t f ，分别为材料在对称扭转和弯曲时的疲劳强度。
该准则适用于2121/f t 的金属材料。
3）Mcdiarmid 准则[7]
(B)n max /t +/(2)a A f S R R ， （3）
式中Sa ，n max R ，为临界面上的剪切应力幅和最大正应力，(B)t A 分别为出现拉伸(剪切)破坏时的剪切疲劳强度f R 为材料在拉伸时的疲劳强度。通过对EN24T 钢的管状试件进行弯扭实验表明，该准则在比例和非比例两种情况下都适用。
4） Papadopoulos 准则[8]
a max ,,H m H a A
+（T ）（R +R ） （4）
其中21max 21a a 21
t ()3t f a T A C R S ??===??，，，分别为弯曲正应力幅和扭转应力幅，,,H m H a R ，R 分别为第一应力不变量的幅值和均值，2121t f ，分别为材料在对称扭转和弯曲的疲劳强度。
该准则适用于2121/f t 的金属材料。
5） Susmel 准则[9]
*
*n max 21a 21*a 2R R S S S ??+-????， （5） 式中*a S 为最大剪应力平面上的剪切应力幅，*n max R ，为临界面上的最大正应力，21S 为扭转疲劳极限21R ，为拉伸疲劳极限。
该准则在比例加载与非比例加载下均适用。
6） Liu 准则
[10]
（6） 其中22121k 9/4[3(/f )]t =-， ac R ，ac S ，I 分别为临界面上的正应力幅、 剪应力幅、 静
水应力幅。21t ，21f 分别为材料在对称扭转和弯曲的疲劳强度。
该准则适用于2121/f t 的金属材料。
4 研究高周疲劳的方法
目前，确定叶片的疲劳寿命，从应力疲劳的角度讲[11]，主要借助于应力一寿命的幂函数关 系或指数函数关系，从应变疲劳的角度讲，主要通过反映应变一寿命的Manson —coffi n 公式。利用这些应力一寿命或应变一寿命关系，首先要确定叶片上的最大振动应力或最大振动应变[8]
，通常采用粘贴在叶片上的电阻应变片来确定叶片上的最大振动应力或最大振动应变。测量过程中， 要求贴片位于叶片最大振动应力部位，要做到这一点，事实上是十分困难的，因为，叶片振动时最大应力部位与所出现的叶片振型有关，与叶片所受的其它负荷引起的应力有关，同时旋转下的叶片合成应力，使得最大应力区有所改变，所以，测量结果
很难准确地反映最大振动应力或最大振动应变。如欲提高测试精度，只好在最大应力区多贴几片，逐点测量，观测其中最大值，显然这样做工作量太大。另外，叶片振动过程中，其上应力一应变处于弹性、三轴状态，在这种情况下，前述应力一寿命或应变一寿命关系的适用性及精确性值得怀疑，为解决这些困难，提出了af 值( 叶尖振幅与叶片固有振动频率乘积)的概念，af 值能够反映叶片上的最大应力和最大应变，它的提出，一方面，解决了在叶片上寻找最大应力部位的困难，另一方面，测量低阶振动与高阶振动一样，都不需要寻求最大振动应力部位。
既然af 值反映了叶片上的最大振动应力和最大振动应变，它也一定与叶片疲劳寿命存在关系。
经过研究得到：
1 ) 航空发动机压气机叶片振动状态下，af 值与叶片疲劳寿命 N 的关系为 1
c af
d b
e N -=（） 其中：b 、c 、d 是由试验确定的常数，它们不仅与叶片材料有关，而且还与叶片形状有关。与传统的应力疲劳的数学模型相比，a
f 值与叶片疲劳寿命N 的关系既不是幂函数，也不是简单的指数函数。
2 ) a f 值与叶片疲劳寿命 N 的关系提供了确定叶片振动疲劳寿命的可能。
3 ) a f 值与叶片疲劳寿命 N 的关系提供了研究材料多轴高周疲劳行为的新途径。 5 结束语
随着工业技术的发展，很多可能产生疲劳破坏的发动机叶片的设计寿命越来越高，因此，金属高周疲劳甚至超高范围疲劳成为一个值得关注的课题。虽然在过去几十年已经展开了一些研究，但是所得到的结果和建立的理论还不能满足疲劳设计的需要。
6 参考文献
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04-张枝森—超声冲击和机械打磨提高SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能
基金项目：国家自然科学基金项目（51365014）；江西省工业支撑重点项目（20161BBE50072）作者简介：张枝森（1991-），男，在读硕士研究生，研究方向：材料强度与断裂。E-mail:254388550@https://www.docsj.com/doc/df8020692.html,;通讯作者：何柏林（1962-），男，博士，教授/博士生导师。研究方向：材料强度与断裂。E-mail:hebolin@https://www.docsj.com/doc/df8020692.html, 1 超声冲击和机械打磨提高SMA490BW 钢焊接接头超高周疲劳 性能 张枝森，何柏林，谢学涛，金辉 （华东交通大学材料科学与工程学院，江西南昌330013） 摘要：本研究分别采用超声冲击和机械打磨处理SMA490BW 钢焊接接头，通过超声疲劳对比试验分析了处理前后焊接接头的疲劳性能。由微观组织、断口形貌观察分析了超声冲击处理提高SMA490BW 钢焊接接头疲劳断裂性能的微观机理。结果表明：在330MPa 应力条件下，原始焊态试件平均经历0.252×107周次断裂，经机械打磨的试件平均经历1.232×107周次断裂，疲劳寿命提高约4.89倍；而经超声冲击处理试件的疲劳寿命最高可达4.978×107周次，相比焊态试件提高了约19.75倍。焊接接头经过超声冲击强化后，疲劳裂纹可能会从焊趾（焊根）处转移到母材表面的机械加工微痕处萌生。关键词：超声冲击；SMA490BW 钢；焊接接头；超高周疲劳中图分类号:TG405 文献标识码:A Very High Cycle Fatigue Performance Improvement of SMA490BW Steel Welded Joint by Ultrasonic Impact and Mechanical Polishing Treatment Zhang Zhisen,He Bolin,Xie Xuetao,Jin Hui School of Materials Science and Engineering,East China Jiaotong University,Nanchang,Jiangxi,330013,China Abstract ：In this study,ultrasonic impact treatment (UIT)and mechanical polishing treatment of SMA490BW steel welded joint were used respectively,and the influences of different treatments on fatigue properties of SMA490BW welded joints were analyzed by ultrasonic fatigue comparative test.The microstructure and morphology of fracture surface were observed and analyzed,and the micro mechanism of improving the fatigue performance of welded joints of SMA490BW treated by UIT was analyzed.The results showed that under a pressure of 330MPa,the original welding specimens got fractured after 0.252×107cycles,while the welding specimens treated by mechanical polishing got fractured after 1.232×107cycles,which indicated that fatigue lifetime increased by 4.89times.The fatigue life of the welded joints treated by UIT was more than 4.978×107cycles,which had increased by more than 19.75times,compared to the untreated specimens.For the welded joint,the UIT may changes the positions of crack nucleuses from welded toe (welded root)to defects of base metal caused by machining.Keywords ：ultrasonic impact;SMA490BW steel;welded joints;very high cycle fatigue 0前言 目前，我国高速列车车体和转向架结构大多采用钢板焊接结构或铝合金焊接结构[1-2]。在实际应用中，焊接转向架构架的破坏大多始于焊接接头。这是因为焊接接头处气孔、夹渣等缺陷较多，应力集中系数大，容易产生裂纹并扩展，从而降低焊接转向架的疲劳强度和使用寿命[3-4]。随着我国客货铁路运输朝着高速化和重载化方向发展，出现裂纹的现象越来越频繁，这种现象已经引起了国内外学者的重视[5]。材料的失效一般源于材料表面，以适当的方法强化材料表面性能可以提高材料的整体性能。近年来，学者们对焊接钢结构超高周疲劳性能做了大量研究，并取得了诸多成果[6-9]，但是关于超声冲击改善焊接接头超高周疲劳性能的报道不多。 超声冲击是一种利用大功率冲击头高频冲击材料表面，使材料表面产生弹塑性变形，细化表层组织，改变表面的残余应力状态的表面强化方法。 在机械碾压、喷完强化、激光冲击等改善焊接接头性能的表面处理工艺中，超声冲击处理具有结构轻巧、操作简易、成本低、效率高等优点，是提高焊接结构疲劳性能最有效的方法之一[10-12]。本文以动车转向架用SMA490BW 钢为研究对象，对其焊接接头采用超声冲击与机械打磨两种不同的处理方式，并进行超声疲劳试验。通过观察接头微观组织形貌、断口表面形貌等，分析了机械打磨与超声冲击对焊接接头超高周疲劳性能的影响。 1试验材料与方法1.1试验材料 试验材料为动车组转向架用SMA490BW 钢，属于热轧耐候钢，其化学成分如表1所示。焊接采用牌号为TH550-NQ-II 的焊丝，其化学成分如表2所示。
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齿轮疲劳点蚀的特征及相应案例分析 1 疲劳点蚀的定义及特征 点蚀又称接触疲劳磨损，是润滑良好的闭式传动的常见失效形式之一。齿轮在啮合过程中，相互接触的齿面受到周期性变化的接触应力的作用。若齿面接触应力超出材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿面会产生细微的疲劳裂纹；封闭在裂纹中的润滑油的挤压作用使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点，这种疲劳磨损现象，齿轮传动中称为点蚀。节线靠近齿根的部位最先产生点蚀。润滑油的粘度对点蚀的扩展影响很大，点蚀将影响传动的平稳性并产生冲击、振动和噪音，引起传动失效。 点蚀又分为收敛性点蚀和扩展性点蚀。收敛性点蚀指新齿轮在短期工作后出现点蚀痕迹，继续工作后不再发展或反而消失的点蚀现象。收敛性点蚀只发生在软齿面上，一般对齿轮工作影响不大。扩展性点蚀指随着工作时间的延长而继续扩展的点蚀现象，常在软齿面轮齿经跑合后，接触应力高于接触疲劳极限时发生。硬齿面齿轮由于材料的脆性，凹坑边缘不易被碾平，而是继续碎裂成为大凹坑，所以只发生扩展性点蚀。严重的扩展性点蚀能使齿轮在很短的时间内报废[1]。 2 疲劳点蚀的实例 某重型车辆侧减速器主动齿轮发生了早期失效，失效齿轮与行星转向机相连，将全车动力传递到行动部分，是全车受载最大的齿轮，始终在大载荷、高转速、多冲击的复杂苛刻环境下工作。齿设计上采用整编为齿轮，传动比为5.9，润滑方式为油池飞溅润滑。实效齿轮材料为18Cr2Ni4W A钢。采用渗碳+淬火+低温回火热处理工艺。 失效齿轮发生严重的接触疲劳失效，使用寿命未达到规定时间。采用断口分析、金相分析、硬度测试及有限元接触应力分析等方法对齿轮进行失效分析，查找该齿轮实效的原因（由于篇幅有限以及结合自身知识面，仅列举出端口分析和金相分析两项结果）。 2.1 断口分析 通过对失效齿轮宏观观察发现．在啮合受力齿面的节线附近靠近齿根一侧，沿齿宽方向分布许多
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根据频率 根据应力大小 根据温度 穿晶型疲劳断裂 沿晶型疲劳断裂 剪切型疲劳断裂 正断型疲劳断裂 晶格型 非晶格型 机械疲劳断裂 热疲劳断裂 拉—压疲劳断裂 弯曲疲劳断裂 扭转疲劳断裂 接触疲劳断裂 低温疲劳断裂 高温疲劳断裂 机械疲劳断裂 腐蚀疲劳断裂 应力疲劳断裂 应变疲劳断裂 高周疲劳断裂 低周疲劳断裂 高频疲劳断裂 低频疲劳断裂 室温疲劳断裂 图1 疲劳二级失效模式分类 2 高周疲劳失效的影响因素 2.1名义应力的影响 很早的时候就确认名义应力会引起失效。125年前Wohler[4]发现随着名义拉应力的增加引起失效的交变应力幅将随之减少。后来Gerber[5]提出抛物线关系理论，即应力幅与名义应力间存在着抛物线关系，相应于零幅值交变应力的名义应力极限等于材料的拉伸极限。Goodmen用对称交变应力和名义应力的线性关系代替抛物线关系增加了设计的安全裕度。事实上，设计中很多有疲劳极限低于此直线值，Goodmen曲线实为一种保守设计。Miller 用循环应力代替但相对屈服应力对这一理论作了另一种解释。 令人惊讶的是，这些理论中的关系式没有一条被试验验证。而我们却已把这些理论广泛用于工程实际，因此使用诸如Goodmen这些保守理论并非有什么不合理。还有一种情况我们引起注意，即压应力并不减少改变许用的交变载荷。事实上，平均压应力常会增加疲劳强度，所以对于设计计算，疲劳强度考虑成与零平均应力的疲劳强度相一致。
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失效案例分析
工程材料失效分析 姓名：丁静 学号：201421803012
案例一乙烯裂解炉炉管破裂原因分析某石化公司化工一厂裂解车间CBL一Ⅲ型乙烯裂解炉于1998年9月投入运行，1 999年4月检查发现一根裂解炉管发生泄漏。为查明炉管泄漏原因，对失效炉管进行了综合分析。 CBL一Ⅲ型乙烯裂解炉炉管工作温度为1050～llOO℃，材质化学成分（质量分数）为0.35~0.60%C;1.0%~2.0%Si;1.O%~1.50%Mn;33%~38%Ni;23%~28%Cr及微量Nb.Ti.Zr等。宏观观察失效炉管表面可以看出，泄漏部位炉管内、外壁均有两个孔坑，两个孔坑在内、外表面相互对应，孔坑边缘金属略有凸起，呈火山口状。仔细观察发现，在内壁两个孔坑附近表面有一约3 mm xl mm凸棱，凸棱略高于附近炉管表面（图11-1、图11-2）。
化学成分分析结果表明，失效炉管化学成分符合厂家技术要求。金相检查结果表明，失效炉管显微组织基体为奥氏体，晶界分布有骨架状碳化物，晶内和晶界分布有一定数量的颗粒状碳化物（图11-3）。 能谱分析结果表明，这些颗粒状碳化物为Nb.Zr.Ti或Cr的
碳化物。晶界分布的骨架状碳化物系以铬为主的碳化物。首先，采用扫描电镜观察了泄漏部位炉管内、外表面的放大形貌，观察发现，所有孔坑均存在白亮色块状物。通常，不导电的非金属氧化物或金属氧化物在电子束作用下因积累电荷而呈白亮色。能谱分析结果表明，白亮色块状物含有很高的稀土铈。分析认为，白亮色块状物为稀土氧化物。在泄漏部位，分别在内壁凸棱和孔坑两处，垂直于内表面制备了炉管横截面金相试样。可以看出，不论是凸棱对应部位，还是炉管内、外表面两个孔坑之间，炉管横截面均分布有宏观深灰色金属夹杂物，夹杂物在内、外表面两个孔坑之间连续贯通（图11-4）。 在扫描电镜下进一步观察、分析结果表明，两个横截面深灰色区域同样是稀土铈的氧化物（图11-5）。采用微型拉伸试样，对失效炉管进行了1100℃短时高温拉伸试验，其结果如表11-1所示。可以看出，失效炉管1100℃高温短时拉伸性能低于厂家相关技术要求。
疲劳损坏案例与分析图文稿
疲劳损坏案例与分析文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
疲劳损坏案例与分析 (一) 胡讷敏 疲劳失效（或称“疲劳损坏”）是承受交变应力构件的一种失效形式。在机器设备应用中，疲劳失效可以造成小到齿轮、轴承一类的零件损坏，大到整台设备报废，甚至可能发生同时导致其他财产以致人身损害事故发生。在机器设备向大型、精密、高速、高价值发展的今天，疲劳失效以其破坏性巨大和不容易发现、预防更具风险。在保险实务中，若非对专业有所研究，一般对机器设备的疲劳损坏只是一种通俗理解，或者说只是一种概念性的了解。而仅以通俗理解或概念性的的知识分析保险责任、处理赔付案件，其道理自然不免苍白，所以在对疲劳失效导致的设备损坏的保险责任分析上一直是难题。这里将陆续介绍几个机损险项下疲劳损坏事故处理案例，同时提出个人见解，旨在抛砖引玉，希望引起注意与讨论。 案例一：压缩机曲轴断裂案 这是一座中型化肥生产企业曾发生的事故：夜班工作时，正在运转中的氮氢压缩机主轴意外断裂，造成压缩机严重损坏，被保险人要求保险人在机器损坏险保单下予以赔偿。 因本案损失较大和专业性较强，接到报案后，保险人随即委托公估公司查勘处理。经过查勘与现场了解，本案事故受损设备是一台功率为1300kw的氮氢压缩机，在夜班工作时发生巨响，随即停机，当时看到因
巨大的震动使压缩机扭转位移、曲轴箱等部分箱体发生破裂。拆开检查看到压缩机曲轴断裂，其他零件如连杆、活塞拉杆、轴瓦、瓦座、机体、曲轴箱等一大部分零件断裂或明显变形。经过对曲轴断口检查分析，确定为疲劳断裂，进而判定该机事故发生原因和过程为，运转中的压缩机曲轴疲劳断裂后，运动的断裂件对相邻零件的撞击以及强大的惯性与震动力导致其它零部件断裂或变形损坏。 在对保险责任的分析判定上，公估人依据技术分析和对保单条款的理解，在确认事故原因是疲劳损坏的基础上，认为疲劳损坏属于机器设备运行必然引起的后果，随后根据保单关于除外责任条款中关于“机器设备运行必然引起的后果，如自然磨损、氧化、腐蚀、锈蚀、孔蚀、锅垢等物理性变化或化学反应”的约定，认为不属于保险责任，建议保险人对本案事故损失拒赔处理。最终保险人没有完全采纳公估人的意见，而是与被保险人协议赔偿。 案件处理分析： 首先可以确认公估人对事故原因的分析，即判断“疲劳损坏”是正确的。简单地说，疲劳损坏是在材料受力小于其静强度极限的情况下，由于交变应力多次重复的作用，对于轴类零件会在表面或某一应力集中的点发生初始裂纹（称“疲劳源”），由于切口作用逐渐发展、扩大，则未断裂的实体连接部分承受的应力随之逐渐增加，直至超过其静强度极限后断裂。从曲轴断口的照片可以看到，A点位置是疲劳初期裂纹即疲劳源，自此裂纹逐渐向外发展；B区域可见裂纹以疲劳源为中心，波纹状向外发展；C区断面粗糙，是最后一次性断裂的表面。（如下图所示）
疲劳强度破坏实例
疲劳强度破坏实例 疲劳破坏在局部应力最高的部位发生，某些机械，常常由于设计、制造、装配和使用中的不合理，造成零部件过早地发生疲劳断裂。 1．锻造用水压机，特别是1600吨以下的三梁（上横梁、活动横梁及下横梁）四柱式结构的小型水压机（图1.1），由于上、下横梁与立柱形成的框架的刚度小，在锻造过程中摇晃厉害，这样，常在立柱下端应力集中处发生疲劳破坏。图1.2为1250吨锻造水压机的立柱，材料为45钢经正火处理，立柱两端的锥台分别与上、下横梁联接，立柱有内孔，通高压液体。该水压机投产后不到两年，有一根立柱疲劳断裂，焊修后继续使用。另一根立柱因超载运行断裂，更换一旧立柱。再过一年大修时，将两根立柱都换上40Cr的新立柱，三年后，一根立柱又产生疲劳裂纹（图1.2所示）。还有一台1600吨水压机投产后一年半，一根立柱在下横梁上螺母上部退刀槽处发生疲劳断裂（图1.3）。从上面的例子可以看出，水压机立柱的疲劳断裂，大都发生在下横梁上螺母（或锥台）与立柱光滑区的过渡圆角处，该处的应力集中最大。 水压机横梁的疲劳破坏，可以分为两种情况：下横梁及活动横梁的疲劳破坏，都发生在梁的中央部位。因为这种横梁各截面的面积近似相等，中央截面上的弯矩最大。例如，一台1250吨水压机投产后十年，在下横梁中央部位产生疲劳裂纹。另一台1000吨水压机投产一年后，于活动横梁中央产生疲劳裂纹，修焊后使用了两年又开裂。对于梯形的上横梁，最高的局部应力不在中央截面上，而在上横梁与柱套交界的圆弧处。因此，疲劳破坏在交界圆弧处发生。
2．轧机闭式机架用于初轧机、钢坯轧机及板轧机等。对于以强度为主要要求的轧机机架，其破坏形式是弯曲疲劳破坏。疲劳裂纹源常发生在压下螺母孔的过渡圆弧r处（图1.4中的1处），该处的峰值应力最高。但有些轧机（如1200薄板迭轧机）工作十年后，发现在上横梁与立柱过渡圆角处有30mm长的裂纹（图1.4中的2处）。 3．运锭车用于将罩式加热炉中的大钢锭运到初轧机前的受料辊道上，它经受冲击，热锭温度的周期变化与运送中车辆的振动。在一次操作后，发现机架的圆角处有300mm长的裂纹（图1.5），可看出发现裂纹时，裂纹已经历了一段扩展时期。后来，在裂纹尖端钻Φ16mm的止裂孔，从此裂纹没有发展，设备一直在使用中。
疲劳断裂失效分析与表面强化预防
栏目主持李牟翔疲劳断裂失效分析与表面强化预防 北京航空材料研究院（１０００９５）高玉魁 对于航空航天零部件而言，随着结构设计不断使用高强度结构材料来制造承力构件，越来越多的零件以疲劳断裂的方式发生失效事故。因此，总结疲劳断裂的失效特征，分析其影响凶素，探讨疲劳失效的预防措施一直是材料和力学等学科的研究工作者和工程师们所关心的课题。 对疲劳断裂失效而言，应该将疲劳裂纹的萌生与疲劳裂纹的扩展（包括疲劳小裂纹和长裂纹的扩展）结合起来，综合考虑疲劳裂纹的“裂”与“断”的过程，定量计算疲劳寿命，以便为设计提供数据支持和依据。目前的研究，材料工作者多从材料的组织结构特征方面来分析组织结构对疲劳寿命的影响，而断裂力学研究者则多从疲劳裂纹扩展寿命来计算安全的使用寿命。这两种方法都有一定的道理，并分别侧重于裂纹的萌生与扩展阶段的研究。对于疲劳断裂失效而言，疲劳断裂的过程都是先“裂”后“断”的。“疲劳断裂”不如“疲劳裂断”科学，这不仅是因为“疲劳裂断”可反映疲劳裂纹的萌生、扩展与断开的先后次序，而且“裂”还同时强调了裂纹的萌生和扩展两个阶段。一个零件要“裂”必须有裂纹的产生并使裂纹长大，要想“断”必须是零件上一定尺寸的裂纹在一定外力或环境的单独或共同作用下才能发生。因此，从“疲劳裂断”的进程来看，如何“防裂”、“止裂”、“防断”和“止断”不仅在科学理论上，而且在工程应用中都具有十分重要意义的研究课题。的强度潜力和使用性能；另一方面可提前预防失效事故并避免灾难的发生。为便于理解和使用，除了在此强凋“裂”外，下文仍采用“疲劳断裂”来描述疲劳失效。 １．结构材料的疲劳失效特征 疲劳失效是材料在循环载荷作用下发生的损伤和破坏过程。一般而言疲劳断裂包括裂纹的萌生、裂纹的扩展和最终的断裂三个过程，因此疲劳断口上有三个相对应的区域，即裂纹源区、裂纹扩展区和瞬断区。根据所受载荷的水平、材料的力学特性、试样的形状尺寸与约束条件的不同，这三个区域的大小、形状和分布特征也不尽相同，但总体而言可归纳为下列的４个宏观规律特征： （１）疲劳失效为低应力长时间无明显塑性变形的宏观脆性断裂。 （２）疲劳失效是由材料局部的组织不断发生损伤变化并且逐渐累积而成，疲劳总是从最薄弱的区域开始（见图１）。 图ｌ疲劳裂纹萌生于内部的夹杂物缺陷 （３）疲劳断裂必须在循环应力和微观局部发生塑性 “防裂”和“止裂”是在“裂”上下功夫，通过分变形，以及拉伸应力作用下发生。前者是裂纹形成的条析裂的规律，找出裂的原因，提出防裂的措施，采用合 理的结构设计、合适的材料、适宜的热处理制度及可靠 的零件加工与适当的表面强化来改进开裂的方式，提高 开裂的抗力。“防断”和“止断”是在“断”字上做文 章，对存在一定尺寸的裂纹或缺陷，通过分析剩余寿命 ／剩余强度来计算构件的安全，一方面可充分发挥材料 囵踅Ｑ里堡箜！！塑整丝型堡旦箜蕉ｗｗｗ．ｍａｃｈｉｎｉｓｔ．ｃｏｍ．ｃｎ参磊卢工热ｌｍ－ｒ 件，后者是裂纹扩展的需要。 （４）疲劳失效具有随机性，裂纹的形成与扩展都需 要一定的晶体学条件、力学条件和变形的协调条件，而 且材料本身的组织结构、成分偏析与夹杂缺陷等的不均 匀性，决定了疲劳失效具有随机性。 从疲劳失效的断口分析而言，微观上讲具有以下 万方数据
EA1N车轴材质高周疲劳性能研究
EA1N车轴材质高周疲劳性能研究 摘要：对国产EA1N材质车轴疲劳性能进行研究，分别对不同含碳量的EA1N 车轴光滑小试样和缺口小试样进行高周旋转弯曲试验，进过107次旋转弯曲循环负载后，试样50%以上试样未有损伤或断裂。含碳量较高的试样疲劳强度更高。 关键词：EA1N材质车轴疲劳缺口试样 Study of Fatigue Behavior in the High-Cycle Regime in EA1N Axles Steel CUI Yong Liang，、XU Jun Sheng、LEI Jian Zhong （TAI YUAN HEA VY INDUSTRY CO.，LTD WHEEL&AXLE SUBCOMPLANY） abstract：Has studied the Fatigue Behavior fo EA1N Axles Steel in the High-Cycle Regime .EA1N axles of different carbon content of smooth specimens and notched specimens of high cycle rotating bending test，After 107 times of rotating bending cyclic load，the sample more than 50% specimens without injury or fracture. Higher carbon content of the sample higher fatigue strength. Key words：EA1N Axles、Fatigue Behavior、notched specimen 序言 车轴是机车车辆的关键行走部件之一，它的断裂将导致列车脱轨，由于机车车辆在不同的线路工况下行驶，装载条件时常发生变化，其负荷条件也时常发生变化，使得车轴承受着极为复杂的随机载荷，这些载荷主要是以交变载荷的形式存在，因此车轴是一个典型的疲劳件，常会发生疲劳破环，。随着机车车辆高速重载的发展，对车轴材质的抗疲劳性能研究是至关重要的。EA1N材质是欧洲铁路车轴广泛应用的一种车轴材质。EN13261是世界上最先进的车轴标准之一，不仅对车轴的机械性能、化学成分等做了要求，而且对车轴材质疲劳性能做了要求，本文就不同含碳量国产EA1N材质车轴疲劳性能做了试验研究。为国产EN1N 材质车轴可靠性评价做了试验基础。 1.试样制备 试验材料选用太原钢铁集团有限公司EA1N材质轧制方坯，由太重轮轴分公司生产的车轴。试样轴T1和T2化学成分符合见表1，车轴轮座1/2R处性能见表2 表1 EA1N车轴材质化学成分
ansys疲劳分析报告
1.1 疲劳概述 结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。 在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。 1.2 恒定振幅载荷 在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起： 当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。 否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。 1.3 成比例载荷 载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷： 比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。 相反，非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系，典型情况包括： σ1/σ2=constant 在两个不同载荷工况间的交替变化； 交变载荷叠加在静载荷上； 非线性边界条件。 1.4 应力定义 考虑在最大最小应力值σmin和σmax作用下的比例载荷、恒定振幅的情况： 应力范围Δσ定义为(σmax-σmin) 平均应力σm定义为(σmax+σmin)/2 应力幅或交变应力σa是Δσ/2 应力比R是σmin/σmax 当施加的是大小相等且方向相反的载荷时，发生的是对称循环载荷。这就是σm=0，R=-1的情况。 当施加载荷后又撤除该载荷，将发生脉动循环载荷。这就是σm=σmax/2，R=0的情况。 1.5 应力-寿命曲线 载荷与疲劳失效的关系，采用的是应力-寿命曲线或S-N曲线来表示： （1）若某一部件在承受循环载荷, 经过一定的循环次数后,该部件裂纹或破坏将会发展，而且有可能导致失效； （2）如果同个部件作用在更高的载荷下,导致失效的载荷循环次数将减少； （3）应力-寿命曲线或S-N曲线,展示出应力幅与失效循环次数的关系。 S-N曲线是通过对试件做疲劳测试得到的弯曲或轴向测试反映的是单轴的应力状态，影响S-N曲线的因素很多，其中的一些需要的注意，如下： 材料的延展性，材料的加工工艺，几何形状信息,包括表面光滑度、残余应力以及存在的应力集中，载荷环境，包括平均应力、温度和化学环境，例如，压缩平均应力比零平均应力的疲劳寿命长，相反，拉伸平均应力比零平均应力的疲劳寿命短，对压缩和拉伸平均应力，平均应力将分别提高和降低S-N曲线。 因此，记住以下几点：一个部件通常经受多轴应力状态。如果疲劳数据(S-N 曲线)是从反映单轴应力状态的测试中得到的，那么在计算寿命时就要注意：（1）设计仿真为用户提供了如何把结果和S-N曲线相关联的选择，包括多轴应力的选择；（2）双轴应力结果有助于计算在给定位置的情况。
讲解—材料的疲劳性能
材料的疲劳性能 一.本章的教学目的与要求 本章主要介绍材料的疲劳性能，要求学生掌握疲劳破坏的定义和特点，疲劳断口的宏观特征，金属以及非金属材料疲劳破坏的机理，各种疲劳抗力指标，例如疲劳强度，过载持久值，疲劳缺口敏感度，疲劳裂纹扩展速率以及裂纹扩展门槛值，影响材料疲劳强度的因素和热疲劳损伤的特征及其影响因素，目的是为疲劳强度设计和选用材料建立基本思路。 二．教学重点与难点 1. 疲劳破坏的一般规律（重点）2．金属材料疲劳破坏机理（难点） 3. 疲劳抗力指标（重点） 4.影响材料及机件疲劳强度的因素（重点） 5热疲劳（难点） 三．主要外语词汇 疲劳强度：fatigue strength 断口：fracture 过载持久值：overload of lasting value疲劳缺口敏感度：fatigue notch sensitivity 疲劳裂纹扩展速率：fatigue crack growth rate 裂纹扩展门槛值：threshold of crack propagation 热疲劳：thermal fatigue 四. 参考文献 1.张帆，周伟敏.材料性能学.上海：上海交通大学出版社，2009 2.束德林.金属力学性能.北京：机械工业出版社，1995 3.石德珂，金志浩等.材料力学性能.西安：西安交通大学出版社，1996 4.郑修麟.材料的力学性能.西安：西北工业大学出版社，1994 5.姜伟之，赵时熙等.工程材料力学性能.北京：北京航空航天大学出版社，1991 6.朱有利等.某型车辆扭力轴疲劳断裂失效分析[J]. 装甲兵工程学院学报，2010,24（5）：78-81 五．授课内容 第五章材料的疲劳性能 第一节疲劳破坏的一般规律 1、疲劳的定义 材料在变动载荷和应变的长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象，称为疲劳。 2、变动载荷指大小或方向随着时间变化的载荷。 变动应力：变动载荷在单位面积上的平均值 分为：规则周期变动应力和无规则随机变动应力 3、循环载荷（应力）的表征 ①最大循环应力：σmax ②最小循环应力：σmin ③平均应力：σm=（σmax+σmin）/2 ④应力幅σa或应力范围Δσ：Δσ=σmax-σminσa=Δσ/2=（σmax-σmin）/2 ⑤应力比（或称循环应力特征系数）：r= σmin/σmax 5、循环应力分类 按平均应力、应力幅、应力比的不同，循环应力分为 ①对称循环σm=（σmax+ σmin）/2=0 r=-1 属于此类的有：大多数旋转轴类零件。 ②不对称循环 σm≠0 如：发动机连杆、螺栓 （a）σa> σm>0，-1
交通事故12个典型案例综合分析模板
违法行为与交通事故十二个典型案例综合分析道路交通事故归根结底是人、车、路、环境四个方面的因素失去平衡所造成。一般情况下，汽车驾驶人违法是造成交通事故的主要原因，据有关资料统计，道路交通事故中，由于驾驶人违法负有直接责任的约占70%，而行人和乘车人的责任只占20%。下面结合事故案例，综合分析发生交通事故的原因。 一、违反机动车驾驶人规定的违法行为． 违反机动车驾驶人规定并导致交通事故的违法行为，常见的有疲劳驾驶车辆；酒后或服用影响安全驾驶的药物驾驶车辆；驾驶与准驾车型不相符合的车辆；驾驶车辆时吸烟、接打手机、饮食、攀谈（精力不集中）或做其他有碍安全行车的动作；将车辆交给没有驾驶证的人驾驶等。 1．违法酒后驾驶 (1)酒后驾驶是造成交通事故的首要因素2008年世界卫生组织的事故调查结果显示，约50%-60％的交通事故是由于酒后驾驶造成的；有20％的交通事故是由驾驶人服用药物不当造成嗜睡引起的。 (2)酒后和醉酒后驾驶机动车发生交通事故的生理及心理因素酒的主要成分是酒精（化学名称为乙醇）。而酒精对人体各种器官都有损害，是一种原生质毒物麻醉剂。它作用于高级神经中枢，当人脑及其他神经组织内酒精浓度达到一定程度后，中枢神经活动便逐渐迟钝并延及脊髓神经，先使人的判断力发生障碍，而后四肢活动变得迟缓。具体影响如下： ①反应能力降低。驾驶人饮酒后对外界刺激反应迟缓。例如，驾驶人在没饮酒的情况下发现前方出现危情况，从视觉感知（眼看到）到采取紧急制动的反应时间约为0.7s，饮酒后反应时间则要延制至1.4-2.1s，同速下的制动距离随之延长，肇事的可能性大大增加。另据报导，驾驶人醉酒状开车，则发生事故的可能性为没有饮酒情况下开车的16倍。 ②视觉机能降低。当驾驶人血液中的酒精浓度高于50mg/100mL时，其色觉和视野等视觉机能大幅度下降；当酒精浓度为200mg/l00mL时，颜色感觉能力降到不能正确发现和感知交通信号、标志与标线；同时由于视野范围减小，很多危险信息看不到，因而极易发生事故。 ③触觉和操作能力降低。驾驶人饮酒后由于酒精的麻醉作用，其手、脚的触觉能力降低，当血液中酒精浓度为30mg/100mL时，操作能力开始受影响，
疲劳分析流程fatigue
摘要：疲劳破坏是结构的主要失效形式，疲劳失效研究在结构安全分析中扮演着举足轻重的角色。因此结构的疲劳强度和疲劳寿命是其强度和可靠性研究的主要内容之一。机车车辆结构的疲劳设计必须服从一定的疲劳机理,并在系统结构的可靠性安全设计中考虑复合的疲劳设计技术的应用。国内的机车车辆主要结构部件的疲劳寿命评估和分析采用复合的疲劳设计技术，国外从疲劳寿命的理论计算和疲劳试验两个方面在疲劳研究和应用领域有很多新发展的理论方法和技术手段。不论国内国外，一批人几十年如一日致力于疲劳的研究，对疲劳问题研究贡献颇多。 关键词：疲劳UIC标准疲劳载荷IIW标准S-N曲线机车车辆 一、国内外轨道车辆的疲劳研究现状 6月30日15时，备受关注的京沪高铁正式开通运营。作为新中国成立以来一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路，京沪高铁贯通“三市四省”，串起京沪“经济走廊”。京沪高铁的开通，不仅乘客可以享受到便捷与实惠，沿线城市也需面对高铁带来的机遇和挑战。在享受这些待遇的同时，专家指出，各省市要想从中分得一杯羹，配套设施建设以及机车车辆的安全性绝对不容忽略。根据机车车辆的现代设计方法，对结构在要求做到尽可能轻量化的同时，也要求具备高度可靠性和足够的安全性。这两者之间常常出现矛盾，因此，如何准确研究其关键结构部件在运行中的使用寿命以及如何进行结构的抗疲劳设计是结构强度寿命预测领域研究中的前沿课题。 在随机动载作用下的结构疲劳设计更是成为当前机车车辆结构疲劳设计的研究重点，而如何预测关键结构和部件的疲劳寿命又是未来机车车辆结构疲劳设计的重要发展方向之一。机车车辆承受的外部载荷大部分是随时间而变化的循环随机载荷。在这种随机动载荷的作用下，机车车辆的许多构件都产生动态应力，引起疲劳损伤，而损伤累积后的结构破坏的形式经常是疲劳裂纹的萌生和最终结构的断裂破坏。随着国内铁路运行速度的不断提高，一些关键结构部件，如转向架的构架、牵引拉杆等都出现了一些断裂事故。因此，机车车辆的结构疲劳设计已经逐渐成为机车车辆新产品开发前期的必要过程之一，而通过有效的计算方法预测结构的疲劳寿命是结构设计的重要目标。 国外 早在十九世纪后期德国工程师Wohler系统论述了疲劳寿命和循环应力的关系并提出了S-N
齿轮失效分析实例
齿轮失效分析实例 齿轮是传递运动和动力的一种机械零件。齿轮的类型以及特点不仅可决定齿轮的运转特性，并且也决定了它是否会过早地失效。 齿轮失效的类型可划分为四种： (1)磨损失效，是指轮齿接触表面的材料损耗； (2)表面疲劳失效，是指接触表面或表面下应力超过材料疲劳极限所引起的材料失效。进一步又可分为初始点蚀、毁坏性点蚀和剥落。 (3)塑性变形失效，是指在重载荷作用下表面金属屈服所造成的表面变形。它又可进一步分为压塌和飞边变形、波纹变形和沟条变形。 (4)折断失效，是指整个轮齿或轮齿相当大的一部分发生断裂。可以进一步分为疲劳折断、磨损折断、过载折断、淬火或磨削裂纹引起的折断等。 本章主要介绍变速箱齿轮及被动齿轮的失效分析实例，供读者参考。 变速箱齿轮失效分析 1.45号钢齿坯裂纹分析 45号钢齿坯，由φ80mm圆钢落料后直接粗车成外径为φ78mm的柱体形状。其化学成分为：C：0.49％，Mn: 0.68％，Cr<0.2％。热处理工艺过程：在X—45箱式电炉中加热，到温度(820℃)装炉，装炉量109只，保温时间为一小时(工件达到温度后计算时间)，工件用盐水冷却(冷却液不循环)，水温20~30℃。回火温度为520~530℃(零件淬火后隔天回火)。经车削后，发现零件内孔平面和内孔上有较多裂纹，如图1和2所示。 图1 OPI 图象说明： 零件实物经SM-3R型渗透剂着色探伤后宏观形貌。经肉眼与放大镜观察，在齿坯内孔平面与内孔中有距离大致相等的5~6处较长的裂纹，裂纹均由内孔之平面与孔交界处为起始分别向内孔壁与平面扩展；内孔平面上和内孔交界处加工纹路明显且尖锐。
图象说明： 内孔平面试样作金相观察，有 数条裂纹交叉分布，其内充满氧化皮 夹杂。其微观裂纹长度不等，分别为 0.63mm,0.29mm,0.23mm及0.19等。 图2 OMI 200× 2．汽车变速箱齿轮失效 失效齿轮为载重汽车变速箱一挡齿轮，由渗碳钢制造，在进行台架试验时，未达到设计要求就发生断齿现象。 根据断口的形貌可断定该齿轮的断裂为高应力作用下引起的快速断裂。主动齿轮心部断口基本为韧窝，被动齿轮具有准解理断裂形貌，说明主动齿轮韧性较好，但强度较低。显微硬度证实了主动齿轮硬度较被动齿轮低。两只齿轮渗碳层中均有网状渗碳体析出，这将使表层韧性较低，致使在运转过程经受不了启动冲击应力的作用。本次断裂事故是由主动齿轮先断裂，进而引起被动齿轮崩齿，故在被动齿轮上还能看到碰伤的痕迹。因此，可以认为齿轮失效的原因为渗碳工艺控制不当（热处理不当）而引起断齿。 变速箱一挡齿轮发生断齿后的宏观实物如图3所示。主动齿轮及被动齿轮断齿后的宏观断口形貌见图4所示。 图象说明： 变速箱齿轮发生断齿后的宏观 实物形貌。 图3 OPI
疲劳损坏案例与分析
疲劳损坏案例与分析 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
疲劳损坏案例与分析 (一) 胡讷敏 疲劳失效（或称“疲劳损坏”）是承受交变应力构件的一种失效形式。在机器设备应用中，疲劳失效可以造成小到齿轮、轴承一类的零件损坏，大到整台设备报废，甚至可能发生同时导致其他财产以致人身损害事故发生。在机器设备向大型、精密、高速、高价值发展的今天，疲劳失效以其破坏性巨大和不容易发现、预防更具风险。在保险实务中，若非对专业有所研究，一般对机器设备的疲劳损坏只是一种通俗理解，或者说只是一种概念性的了解。而仅以通俗理解或概念性的的知识分析保险责任、处理赔付案件，其道理自然不免苍白，所以在对疲劳失效导致的设备损坏的保险责任分析上一直是难题。这里将陆续介绍几个机损险项下疲劳损坏事故处理案例，同时提出个人见解，旨在抛砖引玉，希望引起注意与讨论。 案例一：压缩机曲轴断裂案 这是一座中型化肥生产企业曾发生的事故：夜班工作时，正在运转中的氮氢压缩机主轴意外断裂，造成压缩机严重损坏，被保险人要求保险人在机器损坏险保单下予以赔偿。 因本案损失较大和专业性较强，接到报案后，保险人随即委托公估公司查勘处理。经过查勘与现场了解，本案事故受损设备是一台功率为1300kw的氮氢压缩机，在夜班工作时发生巨响，随即停机，当时看到因巨大的震动使压缩机扭转位移、曲轴箱等部分箱体发生破裂。拆开检查看到压缩机曲轴断裂，其他零件如
连杆、活塞拉杆、轴瓦、瓦座、机体、曲轴箱等一大部分零件断裂或明显变形。经过对曲轴断口检查分析，确定为疲劳断裂，进而判定该机事故发生原因和过程为，运转中的压缩机曲轴疲劳断裂后，运动的断裂件对相邻零件的撞击以及强大的惯性与震动力导致其它零部件断裂或变形损坏。 在对保险责任的分析判定上，公估人依据技术分析和对保单条款的理解，在确认事故原因是疲劳损坏的基础上，认为疲劳损坏属于机器设备运行必然引起的后果，随后根据保单关于除外责任条款中关于“机器设备运行必然引起的后果，如自然磨损、氧化、腐蚀、锈蚀、孔蚀、锅垢等物理性变化或化学反应”的约定，认为不属于保险责任，建议保险人对本案事故损失拒赔处理。最终保险人没有完全采纳公估人的意见，而是与被保险人协议赔偿。 案件处理分析： 首先可以确认公估人对事故原因的分析，即判断“疲劳损坏”是正确的。简单地说，疲劳损坏是在材料受力小于其静强度极限的情况下，由于交变应力多次重复的作用，对于轴类零件会在表面或某一应力集中的点发生初始裂纹（称“疲劳源”），由于切口作用逐渐发展、扩大，则未断裂的实体连接部分承受的应力随之逐渐增加，直至超过其静强度极限后断裂。从曲轴断口的照片可以看到，A 点位置是疲劳初期裂纹即疲劳源，自此裂纹逐渐向外发展；B区域可见裂纹以疲劳源为中心，波纹状向外发展；C区断面粗糙，是最后一次性断裂的表面。（如下图所示） 疲劳损坏无疑是一种渐变的过程，但是疲劳损坏可否认为是“机器设备运行必然引起的后果”则是需要慎重考虑的。根据对疲劳失效的研究，其形成条件很复杂，除交变应力频率因素外，疲劳强度与材料性能、强度、表面质量以及设计