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破損安全設(shè)計(jì)和監(jiān)控除了防止大口徑厚壁管出現(xiàn)疲勞損傷的所謂“安全一壽命”設(shè)計(jì)外，設(shè)計(jì)師又選擇了另一種“破損一安全”設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師承認(rèn)疲勞失效在一些構(gòu)件中有出現(xiàn)的可能性，但他卻可以將部件設(shè)計(jì)成在連續(xù)使用一定的周期內(nèi)容許失效。如果大口徑厚壁管是多余的，那么失效大口徑厚壁管所承受的載荷將傳遞到另一大口徑厚壁管；或者選擇的材料容許裂紋存在一定程度，至少在達(dá)到下一個(gè)檢修期之前大口徑厚壁管將繼續(xù)使用。在檢查期間探出有裂紋時(shí)，可維修或更換大口徑厚壁管。這種途徑的本質(zhì)是規(guī)定檢修和經(jīng)常監(jiān)控的概念。在某種意義上，這個(gè)方法被認(rèn)為是很普通的。因?yàn)闄z查裂紋和更換大口徑厚壁管的確不是新的概念。但是如果大口徑厚壁管有意設(shè)計(jì)成一個(gè)壽命時(shí)，則某些附加的定量方法才有意義并加以嚴(yán)格的考驗(yàn)。“破損一安全”概念，雖然只是近來在有限范圍內(nèi)才被采用，但可以肯定將會(huì)研究它的進(jìn)一步的應(yīng)用。連續(xù)監(jiān)控的概念肯定是有價(jià)值的。

在減輕疲勞的途徑中應(yīng)考慮的基本方向，在討論預(yù)防或減輕疲勞問題的各種途徑之前，總括一下有關(guān)材料在循環(huán)載荷條件下的基本特性和它們與疲勞機(jī)理的關(guān)系的幾個(gè)事實(shí)是適宜的。

涉及亞蠕變疲勞的某些機(jī)理疲勞由幾個(gè)階段組成。在第一階段中，因強(qiáng)制的范性流變引起的大口徑厚壁管原子運(yùn)動(dòng)，造成原子尺度上的缺陷。原子的重新排列產(chǎn)生了兩個(gè)主要效應(yīng)：

它改變了給予的一定應(yīng)變，或由一定應(yīng)力給予的應(yīng)變所需的力，即是說引起了硬化或軟化；

它在原子尺度上所引起的缺陷會(huì)集聚形成更大的損傷核心；在這些區(qū)域中，核心在滑移面中形成而且高度集中。在這些區(qū)域，由于晶界作用而阻止了滑移，所以非常重要。裂紋從一個(gè)晶粒穿透到另外一個(gè)晶粒這是由于在相鄰晶粒中形成了分散的裂紋，最后都在晶界上的一點(diǎn)合流的結(jié)果；而不是單個(gè)裂紋從一個(gè)晶粒無阻止地穿透到另一個(gè)晶粒的結(jié)果。

在疲勞第二階段，一個(gè)或多個(gè)占主導(dǎo)的裂紋隨循環(huán)次數(shù)的增加而逐步成長(zhǎng)。成長(zhǎng)的機(jī)理可能是由于裂紋前端區(qū)域的脆性斷裂或韌性斷裂，或者由于加大開裂面的范性“滑離”的緣故。由于范性流變是出現(xiàn)在與裂紋成長(zhǎng)方向成大角度，所以雖然大口徑厚壁管范性流變沿滑移面出現(xiàn)，但裂紋成長(zhǎng)卻不一定是結(jié)晶學(xué)的。重要的是認(rèn)識(shí)到每當(dāng)裂紋擴(kuò)展時(shí)，初生表面就暴露到環(huán)境之中，這樣的表面非常活潑，能夠容易地與氧或其他環(huán)境氣氛結(jié)合而在表面形成化合物。這類化合物經(jīng)常是脆的。

在主導(dǎo)裂紋到達(dá)臨界長(zhǎng)度后，最后階段就是大截面斷裂。當(dāng)剩余面積減少到凈應(yīng)力超過截面的負(fù)載能力時(shí)，斷裂可能以跨過截面的剪切或拉伸的韌性方式出現(xiàn)。反之，在遠(yuǎn)低于材料屈服點(diǎn)的公稱應(yīng)力下，如果達(dá)到了由斷裂力學(xué)規(guī)律規(guī)定的臨界應(yīng)力狀態(tài)（即當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子達(dá)到斷裂韌性）時(shí)，則最后斷裂可能以脆性方式發(fā)生。

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