应力腐蚀开裂(SCC)是个复杂的过程,从钝化膜破裂,到裂纹的萌生,再到断裂,整个过程都受到材料、腐蚀环境以及应力状态的影响。众多影响因素使得应力腐蚀破坏在时间和空间上具有很大的随机性。应力腐蚀破裂的发生、发展是延滞断裂的过程,其开裂时间多则几十年,少则几个月。因此,研究应力腐蚀破坏的概率,对于预防设备失效和风险评估都具有重要意义。应力腐蚀失效的不确定性主要来源于材料参数、几何参数、载荷的不确定性。
1. 模型不确定性的来源
以上应力腐蚀失效概率模型只考虑了物理量的不确定性问题,属于客观上的不确定性。除此之外,应力腐蚀失效的不确定性还来源于主观不确定性,是受知识水平、认识手段、信息资源等的制约而产生的认识上的不确定性,这种不确定性表现在模型的不确定性上。
从理论上说,应力腐蚀失效概率模型应完全表达应力、强度以及失效准则,但在实际应用中,无法完全考虑应力和强度的真实情况,只考虑一些影响S和R的重要物理量,一些影响很小的量或者未知的变量被忽略掉。为了使求解结果更加贴近实际情况,必须对应力、强度以及失效准则进行相应的简化或假设,任何一个方面的简化或假设必然带来模型上的不确定。
2. 失效概率模型
由模型简化或假设引起的不确定性,在人们没有完全认识事物机理的情况下是不可避免的。根据经典的随机可靠度理论,既要考虑物理量的随机性,又要考虑模型的不确定性。对于失效概率模型的不确定性的影响,可以通过增加一个随机变量的方法解决。
即,对于应力腐蚀断裂失效来说,结构的真实状态
根据中心极限定理,认为H近似服从正态分布。对于H的参数,当样本容量较大时,可以采用无偏估计量进行估计;样本容量较少时,可以采用贝叶斯进行估计。目前,分析应力腐蚀失效概率模型不确定的资料比较少,因此,有关模型不确定性的研究离实际应用还有很大的距离。