應力腐蝕開裂(SCC)是個復雜的過程,從鈍化膜破裂,到裂紋的萌生,再到斷裂,整個過程都受到材料、腐蝕環(huán)境以及應力狀態(tài)的影響。眾多影響因素使得應力腐蝕破壞在時間和空間上具有很大的隨機性。應力腐蝕破裂的發(fā)生、發(fā)展是延滯斷裂的過程,其開裂時間多則幾十年,少則幾個月。因此,研究應力腐蝕破壞的概率,對于預防設備失效和風險評估都具有重要意義。應力腐蝕失效的不確定性主要來源于材料參數(shù)、幾何參數(shù)、載荷的不確定性。
1. 模型不確定性的來源
以上應力腐蝕失效概率模型只考慮了物理量的不確定性問題,屬于客觀上的不確定性。除此之外,應力腐蝕失效的不確定性還來源于主觀不確定性,是受知識水平、認識手段、信息資源等的制約而產生的認識上的不確定性,這種不確定性表現(xiàn)在模型的不確定性上。
從理論上說,應力腐蝕失效概率模型應完全表達應力、強度以及失效準則,但在實際應用中,無法完全考慮應力和強度的真實情況,只考慮一些影響S和R的重要物理量,一些影響很小的量或者未知的變量被忽略掉。為了使求解結果更加貼近實際情況,必須對應力、強度以及失效準則進行相應的簡化或假設,任何一個方面的簡化或假設必然帶來模型上的不確定。
2. 失效概率模型
由模型簡化或假設引起的不確定性,在人們沒有完全認識事物機理的情況下是不可避免的。根據(jù)經(jīng)典的隨機可靠度理論,既要考慮物理量的隨機性,又要考慮模型的不確定性。對于失效概率模型的不確定性的影響,可以通過增加一個隨機變量的方法解決。
即,對于應力腐蝕斷裂失效來說,結構的真實狀態(tài)
根據(jù)中心極限定理,認為H近似服從正態(tài)分布。對于H的參數(shù),當樣本容量較大時,可以采用無偏估計量進行估計;樣本容量較少時,可以采用貝葉斯進行估計。目前,分析應力腐蝕失效概率模型不確定的資料比較少,因此,有關模型不確定性的研究離實際應用還有很大的距離。