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耐低气压设计

耐低气压设计是什么？耐低气压设计作为可靠性的一个重要组

成部分，人们对两者的关系认识各异。美国军用标准认为耐低气压设

计是可靠性的一种特殊情况；俄罗斯国家标准认为广义的可靠性包括

无故障性、耐低气压设计、维修性和存储性，其中的“无故障性”与

美国军用标准的“可靠性”含义相同。但是美国军用标准大多是针对

电子产品而言的，而俄罗斯国家标准则多面向机械产品。电子产品以

偶然性故障为主，耐低气压设计问题并不突出。而机械产品多以耗损

性故障为主，耐低气压设计是不容忽视的。这也正是机械产品可靠性

与电子产品可靠性的一个重大区别。我国军用标准也认为耐低气压设

计是可靠性的一种特殊情况，因此从本质上讲，耐低气压设计也是可

靠性。

耐低气压设计与可靠性的主要区别

1.在对故障(失效)的定义上的不同，或者说所关心的故障(失效)

机理的重点不同。耐低气压设计关心的是耗损性故障(失效)，而可靠

性涉及到所有的故障(失效)形式。可靠性表述的内涵更广。

2.以机械产品为主的武器装备，其耐低气压设计是可靠性中的重

要内容。多年前，耐低气压设计分析就已经用于确定桥梁、飞机机翼

以及其他许多机械产品的安全余量。由于大多数机械部件都是可靠的，

其使用可靠性与故障频数、维修和耐低气压设计密切相关。对于不可

修的简单产品而言，例如紧固件、传动胶带、滚动轴承、电子元器件

等，它们的可靠性就是耐低气压设计。

3.耐低气压设计主要是针对有限寿命产品提出的。对于电子系统

而言，传统上仅采用可靠性技术进行设计。随着电子系统模块化、集

成化和电子封装技术的发展，为设计更加健壮的电子系统，耐低气压

设计也开始作为其设计特性之一。

4.耐低气压设计与可靠性的度量方式不同。耐低气压设计由耗损

前的寿命来度量，而可靠性以工作寿命(有用寿命)和偶然失效数来量

度。两者的区别可用产品的失效率和失效时间的关系曲线(浴盆曲线)

来描述。

耐低气压设计设计分析工具软件针对结构疲劳耐低气压设计，以

应力寿命、应变寿命、概率断裂力学方法为基础，能够考虑载荷、材

料性能等的随机性，建立可靠寿命分析模型，同时预计结构中值寿命、

可靠寿命、给定寿命的可靠性度。软件可集成载荷谱分析处理软件，

根据用户需求可定制！

耐低气压设计设计准则对于结构，本文主要针对抗疲劳设计（含

防腐蚀设计），采用安全寿命设计准则、疲劳/损伤容限设计准则和耐

低气压设计/损伤容限设计准则；对于机构，本文主要针对摩擦副（铰

链、导轨等）的耐磨损设计，采用磨损安全设计准则。1、安全寿命

设计准则1）安全寿命设计应综合考虑材料、应力水平和结构布局等

因素，采取抗疲劳设计措施（如合理选择产品材料和加工工艺、减少

局部应力集中、进行环境防护设计等）提高结构的抗疲劳能力，延长

结构的使用寿命；

2）安全寿命设计根据、（腐蚀环境）或、（腐蚀环境）以及累积

损伤理论通过疲劳分析确定产品的使用寿命；

3）根据安全寿命设计准则确定的产品使用寿命就是安全寿命，

即结构的无裂纹寿命（出现工程可检裂纹之前的寿命）。安全寿命应

不小于（等于或大于）产品的设计使用寿命，以保证产品在一定的使

用期限内安全使用。

2、疲劳/损伤容限设计准则

1）疲劳/损伤容限设计应综合考虑材料、应力水平和结构布局等

因素，使得结构使用中允许进行常规检查，并且采取抗疲劳设计措施

提高结构的抗疲劳和抗裂纹扩展能力，延长结构的使用寿命；

2）疲劳/损伤容限设计根据、（腐蚀环境）或、（腐蚀环境）以及

累积损伤理论通过疲劳分析初步确定产品的使用寿命，使其不小于

（等于或大于）产品的设计使用寿命；

3）疲劳/损伤容限设计根据裂纹扩展曲线和剩余强度曲线通过损

伤容限分析确定产品在设计使用寿命期内能否安全使用，根据安全裂

纹扩展寿命确定结构检修周期，综合疲劳分析结果确定结构的使用寿

命；

4）结构使用中通过定期检查确定结构裂纹是否已经出现，一旦

经检查发现裂纹，则分析和判断当前结构是否能够继续使用（结构剩

余强度要求是否满足），如果不能继续使用则使用寿命终止，如果能

够继续使用则应对裂纹扩展情况进行严密监控，确保产品在使用寿命

周期内安全使用。

3、耐低气压设计/损伤容限设计准则

1）耐低气压设计/损伤容限设计应综合考虑材料、应力水平和结

构布局等因素，使得结构使用中允许进行常规检查和实施经济修理，