机械重大装备寿命预测综述

王胜利　岳伟利

摘 要 随着经济的发展，科学技术呈现出较为蓬勃的发展趋势，重大机械装备对经济和社会发展作出了重要的贡献。其相关技术取得了重大的发展，但是在其发展的过程中，仍然存在一些问题影响了其使用寿命。其工作环境较为恶劣，运行时间较长，作业内容较为艰难，使得其随着时间的推移而出现老化磨损等状况，导致原本的使用寿命被缩短，造成安全隐患的存在。

关键词 机械重大装备；寿命预测

中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0179-02

机械重大设备在进行应用的过程中，会受到较多因素的影响，对其使用寿命造成较为严重的影响。随着我国经济的发展，以及人本思想的渗透，在进行机械制造生产的过程中，工作人员的安全成为企业重点考虑的问题，在这种背景下，针对机械重大设备的使用寿命进行预测具有重要的现实意义，能够较好的去除设备存在的安全隐患，为企业节省成本的同时，也能够对工作人员的生命安全起到良好的保护作用。

1 机械重大设备寿命预测影响因素

1）工作条件。机械重大设备在使用的过程中，受限于处理的对象的特性，常常需要面对高温以及强腐蚀等状况，致使其工作条件十分恶劣，对其使用寿命起到了巨大的负面作用，造成了诸多安全隐患的存在。由此可见，其所处的工作条件对其使用寿命造成了巨大的影响，在进行寿命预测的时候，必须兼顾这个方面的影响因素。

2）失效因素研究较弱。这个领域的研究主要利用部分代表整体的方式进行，当某个部分的零件处于失效状态，就会造成整个设备失效，针对失效的部件进行研究，判断失效的原因，根据相关的科学知识对其进行深入探讨，进而实现其预测。但是，针对机械重大设备的寿命预测研究主要集中在实现的技术方面，而对各种失效情况的研究较少，这个方面基本处于空白状态。

3）荷载因素。目前，学术领域的研究方向在荷载方面的研究较少，没有对其内容进行深入的理解，致使这个方面的理论研究进展十分缓慢，造成其对寿命预测的发展起到较大的阻碍作用，这种状况应该引起科研领域的重视，在这个方向不断进行研讨，不断积累理论知识，为设备的寿命预测提供较多的

经验[1]。

4）整体与测相对较少。当前，一般都是针对机械重大设备的部分进行预测，仅涉及到材料等面，而对于设备的整体进行预测的行为较为罕见，这说明机械重大设备的寿命预测存在较大的进步空间，科研领域需要在这个方面作出相应的努力[2]。

2 机械重大设备寿命预测的阻碍

针对设备进行预测的过程中，失效问题是影响寿命预测的关键因素，一旦其发生变化，就会导致寿命技术随之而作出相应的改变。由于机械重大设备本身的特性，使得针对其寿命进行研究的样本相对较少，为了实现寿命的预测，失效机理成为较佳的选择。经过对数据进行查阅可知，在进行寿命预测的过程中，需要运用定量的方法，这就涉及到模型的建立，但是这些模型需要在大量实验的基础上得来，具有较高的难度。经过对数据结果进行分析，环境因素对失效的影响较大，针对失效进行评价的标准与时间有关，在实验室环境下，针对失效问题进行研究的时间以千小时为单位，但是在设备实际运行的过程中，需要超过20年的期限，这就造成了实验时间与现实时间之间的矛盾，针对这种情况寻找应对方案是学术界面临的严峻挑战。高温环境也是能够对其寿命产生重要影响的因素，在这个方面进行研究的过程中，以往都是在特定的公式的指导下完成，但是经过事实检验，这种方式在运用的过程总时间限制较为明显，仅在10万小时的范围内能够发挥较好的作用，超过这个限度之后便很难发挥出作用，出现的误差过大[3]。

在进行机械重大设备寿命预测的进程中，在多轴应力情形下，设备的损伤问题也是阻碍预测的一个因素。设备的结构并不简单，一旦出现损伤现象较难分析。而且实验室的研究状况与现实状况之间存在一定程度的差别，使得预测的数值发生较大的偏差。现实表明，如果不能针对复杂结构的设备的损伤过程进行描述，就无法针对其失效机理进行判断。研究人员为了实现研究成果与现实应用的同步连接，已经针对其进行了大量的实验，发现一些问题的存在。但是，当前在针对时间限制进行的研究并不多，是今后学术界共同努力的方向。

3 机械重大设备的寿命预测技术

1）断裂理论方法。这个方面的理论的使用条件是材料本身存在断裂现象。在载荷在发挥效应的时候，断裂部位的尖端会出现相应的弹性磁场，其可利用数学形式表达为K。当这个数值处于极限的状态时，相应的部位就会出现裂纹。在断裂发生的过程中，断裂蔓延会产生断裂速度。同时，从裂纹开始出现到停止，会产生裂纹长度，设定其为a，其会在往复圈次N的作用下而产生的相应的变化。根据这些信息就可以判断出断裂现象蔓延的趋势，可以进一步通过数学方式对其进行表述：Da/dN=f（△K，R，……）。

这种方式虽然可以针对设备的寿命进行较为精确的计算，但是其设计的影响指标过多，运算过于繁复，其数学表达式多种多样，难以统一。时至今日，对疲劳寿命进行的研究仍然是学术领域钻研的重点。虽然已经出现几个数学表达式较为常用，但是其在应用的过程中需要运用到最初的裂纹面积，但是这个参数的测定较为困难。

2）S-N曲线法。其中S是指材料应力，N则代表寿命。据调查，所有应力都存在与之相匹配的疲劳寿命；就这个方面而言，应力与其成反比，根据理论可知，如果二者的比值很小，那么疲劳寿命就会出现很大幅度的延长。其主要表达式为：SaN=C。

3）概率预测法。针对材料的使用期限进行预测，早已经形成一套固定的流程，需要对材料自身的各种特性进行综合考量，然后将其进行数字化，实施定量分析方式对其进行研究。但是这种作法仅在理论上看似简便，因为在现实世界中针对这些方面的参数进行研究的过程中难以对其进行测算，如此的情况导致定量分析的数据不足，致使定量分析无法进行。为了应对这种状况，人们开始转变研究的方向，并关注材料寿命的内涵中的某种随机性，概率学理论正式开始渗透到这个领域致中。研究人员在对其进行研究的过程中，取得了诸多成果，能够运用数学表达式实现寿命的预测分析。

4 总结

机械重大设备的寿命与其工作环境存在较大的关联，各种高温、高腐蚀的工作条件使其使用寿命受到严重的负面影响，使安全隐患出现，对人们的生命安全造成威胁。针对这种状况，专家学者展开了较为深入的研究，得出失效机理对寿命预测技术的影响状况。实验室中的预测技术的使用与现实情况存在较大的偏差，这是当前研究领域急需解决的难题。

参考文献

[1]苏春华，罗雷，等.基于BP神经网络的汽车发动机寿命预测[J].军事交通学院学报，2010（04）：16-118.

[2]涂善东，轩福贞，王卫泽.高温蠕变与断裂评价的若干关键问题[J].金属学报，2010（07）：147-148.

[3]刘墨山.油气管道剩余强度有限元模拟分析及剩余寿命预测[J].科技导报，2010（06）：145-146.

[4]邬平波，温松涛，王建斌，兰清群.提速货车转K2型转向架侧架疲劳寿命预测[J].中国铁道科学，2010（01）：225-226.

[5]段雄，李大云.铸轧辊套的热结构耦合分析及疲劳寿命预测研究[J].机械设计与制造，2010（01）：245-248.endprint

摘 要 随着经济的发展，科学技术呈现出较为蓬勃的发展趋势，重大机械装备对经济和社会发展作出了重要的贡献。其相关技术取得了重大的发展，但是在其发展的过程中，仍然存在一些问题影响了其使用寿命。其工作环境较为恶劣，运行时间较长，作业内容较为艰难，使得其随着时间的推移而出现老化磨损等状况，导致原本的使用寿命被缩短，造成安全隐患的存在。

关键词 机械重大装备；寿命预测

中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0179-02

机械重大设备在进行应用的过程中，会受到较多因素的影响，对其使用寿命造成较为严重的影响。随着我国经济的发展，以及人本思想的渗透，在进行机械制造生产的过程中，工作人员的安全成为企业重点考虑的问题，在这种背景下，针对机械重大设备的使用寿命进行预测具有重要的现实意义，能够较好的去除设备存在的安全隐患，为企业节省成本的同时，也能够对工作人员的生命安全起到良好的保护作用。

1 机械重大设备寿命预测影响因素

1）工作条件。机械重大设备在使用的过程中，受限于处理的对象的特性，常常需要面对高温以及强腐蚀等状况，致使其工作条件十分恶劣，对其使用寿命起到了巨大的负面作用，造成了诸多安全隐患的存在。由此可见，其所处的工作条件对其使用寿命造成了巨大的影响，在进行寿命预测的时候，必须兼顾这个方面的影响因素。

2）失效因素研究较弱。这个领域的研究主要利用部分代表整体的方式进行，当某个部分的零件处于失效状态，就会造成整个设备失效，针对失效的部件进行研究，判断失效的原因，根据相关的科学知识对其进行深入探讨，进而实现其预测。但是，针对机械重大设备的寿命预测研究主要集中在实现的技术方面，而对各种失效情况的研究较少，这个方面基本处于空白状态。

3）荷载因素。目前，学术领域的研究方向在荷载方面的研究较少，没有对其内容进行深入的理解，致使这个方面的理论研究进展十分缓慢，造成其对寿命预测的发展起到较大的阻碍作用，这种状况应该引起科研领域的重视，在这个方向不断进行研讨，不断积累理论知识，为设备的寿命预测提供较多的

经验[1]。

4）整体与测相对较少。当前，一般都是针对机械重大设备的部分进行预测，仅涉及到材料等面，而对于设备的整体进行预测的行为较为罕见，这说明机械重大设备的寿命预测存在较大的进步空间，科研领域需要在这个方面作出相应的努力[2]。

2 机械重大设备寿命预测的阻碍

针对设备进行预测的过程中，失效问题是影响寿命预测的关键因素，一旦其发生变化，就会导致寿命技术随之而作出相应的改变。由于机械重大设备本身的特性，使得针对其寿命进行研究的样本相对较少，为了实现寿命的预测，失效机理成为较佳的选择。经过对数据进行查阅可知，在进行寿命预测的过程中，需要运用定量的方法，这就涉及到模型的建立，但是这些模型需要在大量实验的基础上得来，具有较高的难度。经过对数据结果进行分析，环境因素对失效的影响较大，针对失效进行评价的标准与时间有关，在实验室环境下，针对失效问题进行研究的时间以千小时为单位，但是在设备实际运行的过程中，需要超过20年的期限，这就造成了实验时间与现实时间之间的矛盾，针对这种情况寻找应对方案是学术界面临的严峻挑战。高温环境也是能够对其寿命产生重要影响的因素，在这个方面进行研究的过程中，以往都是在特定的公式的指导下完成，但是经过事实检验，这种方式在运用的过程总时间限制较为明显，仅在10万小时的范围内能够发挥较好的作用，超过这个限度之后便很难发挥出作用，出现的误差过大[3]。

在进行机械重大设备寿命预测的进程中，在多轴应力情形下，设备的损伤问题也是阻碍预测的一个因素。设备的结构并不简单，一旦出现损伤现象较难分析。而且实验室的研究状况与现实状况之间存在一定程度的差别，使得预测的数值发生较大的偏差。现实表明，如果不能针对复杂结构的设备的损伤过程进行描述，就无法针对其失效机理进行判断。研究人员为了实现研究成果与现实应用的同步连接，已经针对其进行了大量的实验，发现一些问题的存在。但是，当前在针对时间限制进行的研究并不多，是今后学术界共同努力的方向。

3 机械重大设备的寿命预测技术

1）断裂理论方法。这个方面的理论的使用条件是材料本身存在断裂现象。在载荷在发挥效应的时候，断裂部位的尖端会出现相应的弹性磁场，其可利用数学形式表达为K。当这个数值处于极限的状态时，相应的部位就会出现裂纹。在断裂发生的过程中，断裂蔓延会产生断裂速度。同时，从裂纹开始出现到停止，会产生裂纹长度，设定其为a，其会在往复圈次N的作用下而产生的相应的变化。根据这些信息就可以判断出断裂现象蔓延的趋势，可以进一步通过数学方式对其进行表述：Da/dN=f（△K，R，……）。

这种方式虽然可以针对设备的寿命进行较为精确的计算，但是其设计的影响指标过多，运算过于繁复，其数学表达式多种多样，难以统一。时至今日，对疲劳寿命进行的研究仍然是学术领域钻研的重点。虽然已经出现几个数学表达式较为常用，但是其在应用的过程中需要运用到最初的裂纹面积，但是这个参数的测定较为困难。

2）S-N曲线法。其中S是指材料应力，N则代表寿命。据调查，所有应力都存在与之相匹配的疲劳寿命；就这个方面而言，应力与其成反比，根据理论可知，如果二者的比值很小，那么疲劳寿命就会出现很大幅度的延长。其主要表达式为：SaN=C。

3）概率预测法。针对材料的使用期限进行预测，早已经形成一套固定的流程，需要对材料自身的各种特性进行综合考量，然后将其进行数字化，实施定量分析方式对其进行研究。但是这种作法仅在理论上看似简便，因为在现实世界中针对这些方面的参数进行研究的过程中难以对其进行测算，如此的情况导致定量分析的数据不足，致使定量分析无法进行。为了应对这种状况，人们开始转变研究的方向，并关注材料寿命的内涵中的某种随机性，概率学理论正式开始渗透到这个领域致中。研究人员在对其进行研究的过程中，取得了诸多成果，能够运用数学表达式实现寿命的预测分析。

4 总结

机械重大设备的寿命与其工作环境存在较大的关联，各种高温、高腐蚀的工作条件使其使用寿命受到严重的负面影响，使安全隐患出现，对人们的生命安全造成威胁。针对这种状况，专家学者展开了较为深入的研究，得出失效机理对寿命预测技术的影响状况。实验室中的预测技术的使用与现实情况存在较大的偏差，这是当前研究领域急需解决的难题。

参考文献

[1]苏春华，罗雷，等.基于BP神经网络的汽车发动机寿命预测[J].军事交通学院学报，2010（04）：16-118.

[2]涂善东，轩福贞，王卫泽.高温蠕变与断裂评价的若干关键问题[J].金属学报，2010（07）：147-148.

[3]刘墨山.油气管道剩余强度有限元模拟分析及剩余寿命预测[J].科技导报，2010（06）：145-146.

[4]邬平波，温松涛，王建斌，兰清群.提速货车转K2型转向架侧架疲劳寿命预测[J].中国铁道科学，2010（01）：225-226.

[5]段雄，李大云.铸轧辊套的热结构耦合分析及疲劳寿命预测研究[J].机械设计与制造，2010（01）：245-248.endprint

摘 要 随着经济的发展，科学技术呈现出较为蓬勃的发展趋势，重大机械装备对经济和社会发展作出了重要的贡献。其相关技术取得了重大的发展，但是在其发展的过程中，仍然存在一些问题影响了其使用寿命。其工作环境较为恶劣，运行时间较长，作业内容较为艰难，使得其随着时间的推移而出现老化磨损等状况，导致原本的使用寿命被缩短，造成安全隐患的存在。

关键词 机械重大装备；寿命预测

中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0179-02

机械重大设备在进行应用的过程中，会受到较多因素的影响，对其使用寿命造成较为严重的影响。随着我国经济的发展，以及人本思想的渗透，在进行机械制造生产的过程中，工作人员的安全成为企业重点考虑的问题，在这种背景下，针对机械重大设备的使用寿命进行预测具有重要的现实意义，能够较好的去除设备存在的安全隐患，为企业节省成本的同时，也能够对工作人员的生命安全起到良好的保护作用。

1 机械重大设备寿命预测影响因素

1）工作条件。机械重大设备在使用的过程中，受限于处理的对象的特性，常常需要面对高温以及强腐蚀等状况，致使其工作条件十分恶劣，对其使用寿命起到了巨大的负面作用，造成了诸多安全隐患的存在。由此可见，其所处的工作条件对其使用寿命造成了巨大的影响，在进行寿命预测的时候，必须兼顾这个方面的影响因素。

2）失效因素研究较弱。这个领域的研究主要利用部分代表整体的方式进行，当某个部分的零件处于失效状态，就会造成整个设备失效，针对失效的部件进行研究，判断失效的原因，根据相关的科学知识对其进行深入探讨，进而实现其预测。但是，针对机械重大设备的寿命预测研究主要集中在实现的技术方面，而对各种失效情况的研究较少，这个方面基本处于空白状态。

3）荷载因素。目前，学术领域的研究方向在荷载方面的研究较少，没有对其内容进行深入的理解，致使这个方面的理论研究进展十分缓慢，造成其对寿命预测的发展起到较大的阻碍作用，这种状况应该引起科研领域的重视，在这个方向不断进行研讨，不断积累理论知识，为设备的寿命预测提供较多的

经验[1]。

4）整体与测相对较少。当前，一般都是针对机械重大设备的部分进行预测，仅涉及到材料等面，而对于设备的整体进行预测的行为较为罕见，这说明机械重大设备的寿命预测存在较大的进步空间，科研领域需要在这个方面作出相应的努力[2]。

2 机械重大设备寿命预测的阻碍

针对设备进行预测的过程中，失效问题是影响寿命预测的关键因素，一旦其发生变化，就会导致寿命技术随之而作出相应的改变。由于机械重大设备本身的特性，使得针对其寿命进行研究的样本相对较少，为了实现寿命的预测，失效机理成为较佳的选择。经过对数据进行查阅可知，在进行寿命预测的过程中，需要运用定量的方法，这就涉及到模型的建立，但是这些模型需要在大量实验的基础上得来，具有较高的难度。经过对数据结果进行分析，环境因素对失效的影响较大，针对失效进行评价的标准与时间有关，在实验室环境下，针对失效问题进行研究的时间以千小时为单位，但是在设备实际运行的过程中，需要超过20年的期限，这就造成了实验时间与现实时间之间的矛盾，针对这种情况寻找应对方案是学术界面临的严峻挑战。高温环境也是能够对其寿命产生重要影响的因素，在这个方面进行研究的过程中，以往都是在特定的公式的指导下完成，但是经过事实检验，这种方式在运用的过程总时间限制较为明显，仅在10万小时的范围内能够发挥较好的作用，超过这个限度之后便很难发挥出作用，出现的误差过大[3]。

在进行机械重大设备寿命预测的进程中，在多轴应力情形下，设备的损伤问题也是阻碍预测的一个因素。设备的结构并不简单，一旦出现损伤现象较难分析。而且实验室的研究状况与现实状况之间存在一定程度的差别，使得预测的数值发生较大的偏差。现实表明，如果不能针对复杂结构的设备的损伤过程进行描述，就无法针对其失效机理进行判断。研究人员为了实现研究成果与现实应用的同步连接，已经针对其进行了大量的实验，发现一些问题的存在。但是，当前在针对时间限制进行的研究并不多，是今后学术界共同努力的方向。

3 机械重大设备的寿命预测技术

1）断裂理论方法。这个方面的理论的使用条件是材料本身存在断裂现象。在载荷在发挥效应的时候，断裂部位的尖端会出现相应的弹性磁场，其可利用数学形式表达为K。当这个数值处于极限的状态时，相应的部位就会出现裂纹。在断裂发生的过程中，断裂蔓延会产生断裂速度。同时，从裂纹开始出现到停止，会产生裂纹长度，设定其为a，其会在往复圈次N的作用下而产生的相应的变化。根据这些信息就可以判断出断裂现象蔓延的趋势，可以进一步通过数学方式对其进行表述：Da/dN=f（△K，R，……）。

这种方式虽然可以针对设备的寿命进行较为精确的计算，但是其设计的影响指标过多，运算过于繁复，其数学表达式多种多样，难以统一。时至今日，对疲劳寿命进行的研究仍然是学术领域钻研的重点。虽然已经出现几个数学表达式较为常用，但是其在应用的过程中需要运用到最初的裂纹面积，但是这个参数的测定较为困难。

2）S-N曲线法。其中S是指材料应力，N则代表寿命。据调查，所有应力都存在与之相匹配的疲劳寿命；就这个方面而言，应力与其成反比，根据理论可知，如果二者的比值很小，那么疲劳寿命就会出现很大幅度的延长。其主要表达式为：SaN=C。

3）概率预测法。针对材料的使用期限进行预测，早已经形成一套固定的流程，需要对材料自身的各种特性进行综合考量，然后将其进行数字化，实施定量分析方式对其进行研究。但是这种作法仅在理论上看似简便，因为在现实世界中针对这些方面的参数进行研究的过程中难以对其进行测算，如此的情况导致定量分析的数据不足，致使定量分析无法进行。为了应对这种状况，人们开始转变研究的方向，并关注材料寿命的内涵中的某种随机性，概率学理论正式开始渗透到这个领域致中。研究人员在对其进行研究的过程中，取得了诸多成果，能够运用数学表达式实现寿命的预测分析。

4 总结

机械重大设备的寿命与其工作环境存在较大的关联，各种高温、高腐蚀的工作条件使其使用寿命受到严重的负面影响，使安全隐患出现，对人们的生命安全造成威胁。针对这种状况，专家学者展开了较为深入的研究，得出失效机理对寿命预测技术的影响状况。实验室中的预测技术的使用与现实情况存在较大的偏差，这是当前研究领域急需解决的难题。

参考文献

[1]苏春华，罗雷，等.基于BP神经网络的汽车发动机寿命预测[J].军事交通学院学报，2010（04）：16-118.

[2]涂善东，轩福贞，王卫泽.高温蠕变与断裂评价的若干关键问题[J].金属学报，2010（07）：147-148.

[3]刘墨山.油气管道剩余强度有限元模拟分析及剩余寿命预测[J].科技导报，2010（06）：145-146.

[4]邬平波，温松涛，王建斌，兰清群.提速货车转K2型转向架侧架疲劳寿命预测[J].中国铁道科学，2010（01）：225-226.

[5]段雄，李大云.铸轧辊套的热结构耦合分析及疲劳寿命预测研究[J].机械设计与制造，2010（01）：245-248.endprint