7.掌握在机器设备技术鉴定中应用疲劳理论计算疲劳寿命的基本方法。

　　8.熟悉疲劳断裂的基本过程。

　　掌握帕利斯定理及其在损伤零件疲劳寿命的估算。

　　熟悉影响裂纹扩展的因素。

　　（三）要点说明

　　（1）自然寿命也称物理寿命是设备在规定的使用条件下，从投入使用开始到因物质损耗而报废所经历的时间。自然寿命受有形磨损影响。

　　（2）技术寿命是设备从投入使用到因技术落后而被淘汰所经历的时间。第II种无形磨损可以缩短技术寿命，设备通过现代化改造可以延长其技术寿命。

　　（3）经济寿命是指设备从投入使用到因继续使用不经济而退出使用所经历的时间。经济寿命受有形磨损和无须磨损的共同影响。

　　2.磨损是指固体相对运动时，在摩擦的作用下，摩擦面上物质不断耗损的现象。其主要表现形式为物体尺寸或几何形状的改变、表面质量的变化。它使机器零件丧失精度，并影响其使用寿命和可靠性。

　　正常的磨损过程分为三个阶段：初期磨损阶段（第I阶段）、正常磨损阶段（第II阶段）和急剧磨损阶段（第III阶段）。在初期磨损阶段，设备各零部件表面的宏观几何形状和微观几何形状都发生明显变化；处于正常磨损阶段的零部件，表面磨损速度较缓慢，磨损情况较稳定，磨损量基本随时间均匀增加；急剧磨损阶段往往是由于零部件已达到它的使用寿命（自然寿命）而仍继续使用，破坏了正常磨损关系，使磨损加剧，磨损量急剧上升，造成机器设备的精度、技术性能和生产效率明显下降。

　　各阶段的磨损量可分别用相应的磨损方程进行计算。在实际的工程计算中，经常采用简化的磨损方程。

　　设备的正常磨损寿命T应该为第I阶段和第II阶段之和。

　　对以磨损为主的机器或零部件，可以根据磨损曲线计算其剩余磨损寿命或磨损率。

　　3.疲劳寿命理论及应用

　　（1）应力、应变、材料强度、许用应力。应力是机械零件的材料内任一点处由于外力作用或不均匀加热或永久变形产生的单位截面积上的内力。应力用内力与截面积的比值表示。分为正应力（或法向应力），用σ表示；和切应力（或剪应力），用τ表示。正应力和切应力的矢量和为总应力。

　　应变是机械零件材料内部任一点因外力作用引起的形状和尺寸的相对改变。与正应力和切应力相对应，应变分为线应变和角应变。当外力卸除后，物体能够全部恢复到原来状态的应变，称为弹性应变；如只能部分地恢复到原来状态，其残留下来的那一部分称为塑性应变。

　　材料强度的指标有：比例极限σp、弹性极限σe、屈服极限σs、强度极限σb，其中屈服极限和强度极限是评价材料静强度的重要指标。

　　许用应力是机械设计中允许零件或构件承受的最大应力值，要判定零件或构件受载后的工作应力过高或过低，需要预先确定一个衡量的标准，这个标准就是许用应力。许用应力等于考虑各种影响因素后经适当修正的材料失效应力除以安全系数。静强度设计中塑性材料以屈服极限作为失效应力，脆性材料以强度极限作为失效应力。

　　（2）疲劳及疲劳寿命。疲劳损伤发生在受交变应力（或应变）作用的零件和构件，零件和构件在低于材料屈服极限的交变应力（或应变）的反复作用下，经过一定的循环次数以后，在应力集中部分萌生裂纹，裂纹在一不定式条件下扩展，最终突然断裂，这一失效过程称为疲劳破坏。材料在疲劳破坏前所经历的应力循环数称为疲劳寿命。

　　常规疲劳强度计算是以名义应力为基础的，可分为无限寿命计算和有限寿命计算。零件的疲劳寿命与零件的应力、应变水平有关，它们之间的关系可以用应力—寿命曲线（σ—N曲线）和应变—寿命曲线（δ—N曲线）表示。应力—寿命曲线和应变—寿命曲线统称为S—N曲线。根据试验可得其数学表达式σmN=C.在疲劳试验中，实际零件尺寸和表面状态与试样有差异，常存在由圆角、键槽等引起的应力集中，所以，在使用时必须引入应力集中系数K、尺寸系数ε和表面系数β。

　　（3）循环应力的特性。循环应力的特性用最小应力σman与最大应力σmin的比值r=σmin/σmax表示，r称为为循环特征。对应于不同循环特征，有不同的S—N曲线、疲劳极限和条件疲劳极限。以不同方向的应力，可用正负值加以区别，如拉应力为正值，压应力为负值。当r= －1，即σmin=－σmax时，称为对称循环应力；当r=0，即σmin=0时，称为脉动循环应力；当r=+1时，即σmin=σmax时，应力不随时间变化，称为静应力；当+1>r>－1时，统称为不对称循环应力。对应于不同循环特征，有不同的S—N曲线、疲劳极限和有限寿命的条件疲劳极限。

　　（4）疲劳极限。材料疲劳极限可从有关设计手册、材料手册中查出。缺乏疲劳极限数据时，可用经验的方法根据材料的屈服极限σs和断裂极限σb计算。

　　零件的疲劳极限σrk和τrk是根据所使用材料的疲劳极限，考虑零件的应力循环特性、尺寸效应、表面状态应力集中等因素确定的。

　　（5）疲劳损伤积累理论。疲劳损伤积累理论认为：当零件所受应力高于疲劳极限时，每一次载荷循环都对零件造成一定量的损伤，并且这种损伤是可以积累的；当损伤积累到临界值时，零件将发生疲劳损坏。较重要的疲劳损伤积累理论有线性和非线性疲劳损伤积累理论，线性疲劳损伤积累理论认为，每一次循环载荷所产生的疲劳损伤是相互独立的，总损伤是每一次疲劳损伤的线性累加，它最具代表性的理论是帕姆格伦—迈因纳定理，应用最多的是线性疲劳损伤积累理论。

　　（6）迈因纳（Palmgren—Miner）定理。设在载荷谱中，有应力幅为σ1、σ2…σi…等各级应力，其循环数分别为n1、n2…ni…从材料的S—N曲线，可以查到对应于各级应力的达到疲劳破坏的循环数N1、N2…Ni…根据疲劳损伤积累为线性关系的理论，比值n_i/N_{i为材料受到应力σi的损伤率。发生疲劳破坏，即损伤率达到100%的条件为：}

_{由上式可得到疲劳寿命：}

　　N=

　　4.损伤零件寿命估算

　　疲劳寿命理论主要用于估算疲劳寿命和疲劳损伤

　　（1）疲劳断裂及其过程。计算带缺陷零件的剩余自然寿命一般采用断裂力学理率，通过建立裂纹扩展速率与断裂力学参量之间的关系来进行计算。断裂力学理论认为：零件的缺陷在循环载荷作用下会逐步扩大，当缺陷扩大到临界尺寸后将发生断裂破坏。这个过程被称为疲劳断裂过程。

　　疲劳断裂过程大致呆分为四个阶段，即成核、微观裂纹扩展、宏观裂纹扩展及断裂。

　　（2）帕利斯定理及损伤零件疲劳寿命的估算。损伤零件疲劳寿命的估算主要应用帕利斯（Paris）定理。

　　帕利斯（Paris）定理主要内容是：对裂纹扩展规律的研究，断裂力学从研究裂纹尖端附近的应力场和应变场出发，导出裂纹体在受载条件下裂纹尖端附近应力场和应变场的特征量来进行。这个特征量用应力强度因子K表示。K值的变化幅度也是控制裂纹扩展速度da/dN的主要参量。在考虑材料性能参量对裂纹扩展速度的影响后，帕利斯提出了以下裂纹扩展速度的半经验公式：

　　da/dN=A（ΔK）n

　　由帕利斯（Paris）公式得到：

d_N=

　　两边进行积分求得损伤零件疲劳寿命为：

　　N==d_a

　　（3）影响裂纹扩展的因素。应力强度因子幅度ΔK是影响裂纹扩展的主要参数。除此之外，还有很多因素对裂纹的疲劳扩展有影响，如应力循环特征、加载频率、温度等。应力循环特征对裂纹扩展速度影响较大；加载频率的影响，一般在ΔK值较低时，加载频率对裂纹的疲劳扩展速度影响很小。但当ΔK值较高时，加载频率影响增大。裂纹扩展速度与加载频率成反比关系，加载频率降低，裂纹扩展速度增大；温度的影响，对深埋裂纹，当温度低于蠕变温度时，温度对裂纹扩展速度无明显影响；但对表面裂纹，高温对裂纹扩展速度影响较大，温度越高裂纹扩展速度越快。

　　九、设备故障诊断技术

　　（一）考试目的

　　在机器设备的评估中，技术鉴定是确定机器设备成新率的重要手段之一，因此要求资产评估师应具备看懂设备诊断报告的能力。通过本部分内容的考试，考察考生对检测、诊断技术基础知识及常用仪器设备的掌握程度。

　　（二）考试基本要求

　　1.了解设备故障的定义和分类；熟悉引起故障的原因；掌握描述故障的特征参量。

　　2.熟悉设备故障诊断技术的概念和分类；掌握故障诊断技术的实施过程；了解状态监测与故障诊断的关系。

　　3.了解振动的分类、振动的基本参数；掌握压电加速度传感器、磁电速度传感器、涡流位移传感器的结构和应用；熟悉振动测量方法；熟悉频谱分析仪的组成、作用。

　　4.了解描述噪声的物理量及主观量度；掌握常用噪声测量传感器（电容传声器、压电传声器）的构成及特点，声级计的组成、作用及校准；熟悉噪声的测量方法。

　　5.掌握常用测温仪器、仪表（热电偶、热电阻温度计、红外测温仪、红外热像仪）的组成、特点及应用；熟悉通过温度测量所能发现的故障。

　　6.掌握常用的裂纹无损探测方法，如目视—光学探测法、渗透探测法、磁粉探测法、射线探测法、超声波探测法、声发射探测法、涡流探测法等的优、缺点及适用范围。

　　7.熟悉常用的磨损油污染监测方法及各监测方法的适用范围。

　　（三）要点说明

　　1.设备在工作过程中，因某种原因丧失规定功能的现象称为故障。按故障发生、发展的进程可将故障分为突发性故障和渐发性故障。按故障的性质可将故障分为自然故障和人为故障。环境因素、人为因素和时间因素都是引起设备故障的外因。可以用直接特征参量或间接特征参量来描述故障。直接特征参量包括设备或部件的输出参数、设备零部件的损伤量。间接特征参量即二次效应参数，二次效应参数比较多，在故障诊断中应该注意合理选择。

　　2.可以按诊断目的、要求和条件的不同对故障诊断技术进行分类，如功能诊断和运行诊断；定期诊断和连续诊断；直接诊断和精密诊断。按诊断的物理参数对诊断技术进行分类，可将诊断技术分为振动诊断技术、声学诊断技术、温度诊断技术、污染诊断技术、无损诊断技术、压力诊断技术、强度诊断技术、电参数诊断技术、趋向诊断技术、综合诊断技术等。按诊断的直接对象对诊断技术进分类，可将诊断技术分为机械零件诊断技术、液压系统诊断技术、旋转机械诊断技术、往复机械诊断技术、工程结构诊断技术、工艺流程诊断技术、生产系统诊断技术、电器设备诊断技术等。

　　设备故障诊断技术的实施过程分为状态监测、分析诊断和治理预防三个阶段，各个阶段都完成各自的任务。简言之，状态监测是故障诊断的基础和前提，故障诊断是对监测结果的进一步分析和处理，设备的状态监测与故障诊断既有联系又有区别。

　　3.振动分为确定性振动和随机振动，确定性振动又分为周期振动和非周期振动，周期振动又进一步分为简谐周期振动和复杂周期振动，非周期振动也进一步分为准周期振动和瞬态振动。振幅、频率和相位是振动的基本参数。振动完全可以通过这三个参数加以描述。

　　振动加速度信号通常采用压电加速度传感器提取。压电加速度传感器是基于压电晶体的压电效应工作的，属于能量转换型传感器。它由压紧弹簧、质量块、压电晶片和基座等部分组成。振动速度信号通常采用磁电速度传感器提取，磁电速度传感器是基于磁电感应工作的，也属于能量转换型传感器。当传感器随被测系统振动时，传感器线圈与磁场之间产生相对运动，切割磁力线而产生感应电动势，从而输出与振动速度成正比的电压。振动位移信号通常采用涡流位移传感器提取。它基于金属体在交变磁场中的电涡流效应工作，属于能量控制型传感器。工作时，将传感器顶端与被测对象表面之间的距离变化转换成与之成正比的电信号。这种传感器不仅能测量一些旋转轴系的振动、轴向位移，还能测量转数。

　　可以采用振动总值法判别异常振动，如若要进一步查出异常的原因和位置，就要对振动信号进行频谱分析。频谱分析仪，又称动态分析仪。它能将时域信号变换为频域信号，将工程信号分解为各个频率分量，获得信号的频率结构和组成信号各个谐波的振幅、相位信息。频谱分析仪一般由前置放大器、抗混淆滤波器、A/D转换器、高速数据处理器及外围设备等组成。用振动脉冲测量法可以有效地诊断出滚动轴承的磨损和损伤。

　　4.常用声压级、声强级和声功率级表示噪声的强弱，也可以用人的主观感觉进行度量，如响度级。声波的声压级是声波的声压与基准声压之比以10为底的对数的20倍。声波的声强级是声波的声强与基准声强之比以10为底的对数的10倍。声波的声功率级是声波的功率与基准功率之比以10为底的对数的10倍。声功率根据测量的声压级换算得到。测量噪声

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