FFS论坛:利用断裂力学降低风险和提高设备可靠性-第1部分，断裂力学介绍

编者按:本文是关于断裂力学在植物环境中的应用的三篇系列文章中的第一篇。第一篇文章是对这个主题的介绍，主要关注基本原理。

什么是断裂力学?

断裂力学是描述裂缝行为的工程学的一个分支。具体来说，它们是如何生长的，以及何时断裂的。

这是一个相对较新的领域，起源于20世纪初。1913年，C.E.英格利斯发表了这一领域的开创性著作。1920年，A.A.格里菲斯发表了另一篇重要论文，包括对钢丝划痕和玻璃棒失效的研究。但是骨折的研究非常缓慢，直到第二次世界大战，几艘“自由舰”的大规模骨折激发了研究兴趣。紧接着，在20世纪50年代，三架德哈维兰彗星飞机发生灾难性故障，导致数十人死亡，最终原因是飞机窗户的方角破裂。

这些明显的断裂模式失效导致了断裂力学领域更积极的研究和进步。然而，直到20世纪80年代，人们才认识到压裂模式失效在化工和炼油行业的重要性。韧性要求直到1987年才被引入ASME锅炉和压力容器规范(BPVC)。

裂缝断裂是特别危险的，因为在正常操作条件下，它可能在没有警告的情况下发生。

今天，在服务适应度(FFS)领域，API 579-1 / ASME FFS-1 (API 579)第9部分明确处理了裂纹样缺陷的行为(即断裂力学)。

最基本的

什么是裂缝?

最基本的是，裂纹是两端裂纹尖端半径非常小(接近零)的缺陷。通常，裂缝有长度和宽度，但实际上没有深度。它被认为是二维缺陷。裂缝有时被称为“线性缺陷”，因为在x射线上，它们看起来就像一条线。其他缺陷，比如夹杂的渣，则是三维的。它们有时被称为“体积缺陷”。

“裂缝样缺陷”是一种缺陷，严格来说，可能不是裂缝，但在服务适应度(FFS)评估中被视为裂缝。由于许多原因，缺陷可能被视为裂纹样，例如:它们的尖端半径相对较小，濒死测试方法显示它们相对较长和细长，或者即使它们看起来主要是体积性质的，它们受到循环载荷的影响，可能从尖端发出小裂纹。在任何情况下，为了进行FFS评估，这些缺陷将被视为裂缝。API 579在9.1.4段对这一点进行了有益的讨论，我认为值得直接引用。