科学与艺术

自 19世纪中期 Wohler揭示出金属的疲劳现象以来,有关疲劳损伤机理特别是疲劳寿命预测方法的研究一直是该领域研究的热点问题。近年来,美国俄勒州立大学的Jamie.J.Kruzic研究团队虽然在疲劳的寿命预测方面取得了显著的成就,但 Jamie教授 2009年仍在《Science》著文,指出疲劳寿命预测新方法仍是未来工程结构的重要研究内容。

实现工程结构疲劳失效精确预测的前提是对疲劳裂纹早期萌生的预测,Miner的损伤累积理论被公认为是疲劳寿命预测的基础,但Jamie教授却采用了所谓的模糊理论或不确定性的疲劳寿命估算方法。针对疲劳现象的复杂性,相当多的研究者将灰色系统理论应用于疲劳寿命预测,即将疲劳现象视为存在于一个灰色系统中,通过建立灰色系统 G M(1,1)模型预测构件的疲劳寿命。

现代控制论根据人们对系统内部结构可否观察或认识的不同程度,将其分为黑色系统、灰色系统和白色系统。产品的失效在相当程度上尚属于灰色系统的范畴,即对损伤机理可以部分了解或可以综合运用逻辑推理的方法进行分析,模糊理论或不确定性推理在解决灰色系统问题方面具有科学性。

灰色系统最显著的特点就是机理在短时间内难以清楚,一些过程难以甚至无法模拟再现。因此,用“归零”解决灰色系统问题未免有些牵强。“归零”在解决由于低级失误和管理失误导致的失效问题方面显示出巨大的效能。如果对一些当前尚不能达到机理清楚的偶发性故障,简单的用技术归零的方式处理只能是掩耳盗铃。某发动机叶片连续发生 6次断裂事故,前 5次的技术“归零”显然只能称之为管理艺术了。再如对定向凝固再结晶的认识差不多经历了两年,前面的每次归零显然也是不成功的。

管理是一门科学,也是一门艺术。在机理尚不完全清楚,采用综合预防的方式仍然不失为阶段管理归零的有效措施。

近年来,忽悠成为名典。有人给出了唯像学的定义,在 15°之内的摆动叫钟摆,45°范围内不规则的摆动谓之忽悠,即所谓的“艺术”,愚公忽悠了上帝,成为艺术的典范。45°～90°可能叫夸张,大于 90°可能就是捆风了,要是大于 180°,只能称之为“地震”,直率地说是谬误了,其中最主要是要掌握“度”。“零缺陷”的产品也会失效,“归零”就只能成为管理“艺术”了。

失效分析是一门科学,需要利用已有的科学规律和认识,采用严谨的逻辑推理和模拟技术进行验证,达到机理清楚与失效预防的目的。《失效分析与预防》就是要通过对失效现象进行深入的解剖分析,模拟与再现失效过程,深入研究其失效机理,为科学的技术归零和管理归零提供理论指导和工程技术的支持。