[发明专利]用于对在运行期间被周期性加载的组件的运行方法

说明书

本发明涉及一种用于对在运行中被周期性加载的组件的运行方法，该组件具有预定几何轮廓Ω，其中在考虑由材料特性的偏差引起的失效时间变异情况下，确定用于组件的失效概率P，该组件根据所确定的失效概率P来运行，其中，尤其是根据所确定的失效概率P，确定用于组件的至少一个维护时间点，其中，在额外地考虑由组件形状与标准几何轮廓的偏差引起的失效时间变异的情况下，确定失效概率P，其中为了考虑与标准几何轮廓的形状偏差，尤其使用通过如下途径获得的数据：在测量技术上确定预定数量的组件的几何轮廓，其中，根据公式(I)确定该失效概率P。

技术领域

本发明涉及一种用于对在运行期间被周期性加载的组件的运行方法，该组件具有预定几何轮廓Ω，其中

-在考虑由材料特性的偏差引起的失效时间变异的情况下，确定组件的失效概率P

-组件根据确定的失效概率P来运行，其中，尤其是根据确定的失效概率P，确定用于组件的至少一个维护时间点。

背景技术

在运行期间经受周期性热机械负荷的机械部件能否安全运行，在各个领域都非常重要。作为这种部件的示例，可以提及燃气轮机转轮和叶片、转子部件等，它们既可用于飞行运行领域，也可用于燃气发电厂的运行领域。在此，特别关注的是：组件能在哪些时间段上安全运行、或者在哪个时间点可能发生组件失效。然而已经发现，机械部件的失效时间很难被预测，并且由关于第一失效时间点的显著变异所决定。但是，在运行中，必须保持低失效概率(英语：probability of failure，PoF)，以限制经济和功能方面的安全风险，例如通过用于燃气轮机安全的ISO 21789标准、或用于飞行运行领域的FAA(联邦航空管理局)法规来限制。

如果组件在运行期间经受周期性的热和机械负荷，则这导致所使用材料的疲劳，并因此导致形成裂缝，由此在许多情况下限制了组件的使用寿命。这里特别重要的是，组件的所谓短周期疲劳强度(英语：low cycle fatigue，LCF，低周疲劳)。

组件的设计大多以物质曲线为基础，物质曲线例如可以通过在标准化样品上的材料测试获得。在此，组件失效的确定性解决思路具有主导作用。到目前为止，故障概率、特别是裂缝概率在大多数情况下并不被计算。相反，仅通过在允许的组件寿命中进行固定扣减来考虑总安全系数，而不进行定量计算。然而，由此也导致这样的缺点，即在远未达到组件实际使用寿命之前，就对其部分地进行不必要的更换或维护，这降低了包括这些组件的机器或设施的成本效益。这种粗略猜测方法的另一个问题是，组件由于特定的特性会在以这种方式预测的失效时间点之前失效，这引起停机时间并在经济方面存在相关的显著劣势。

因此，在现有技术中致力于寻求更准确地预测组件失效的可能性。

在H.Gottschalk和S.Schmitz的文章“Optimal reliability in design forfatigue life(疲劳寿命设计中的最佳可靠性)”，预印本(2012)，arXiv：1210.4954以及S.Schmitz，G.Rollmann和H.Gottschalk的文章“Risk estimation for LCF crackinitiation(LCF裂缝形成风险评估)”，预印本(2012)，arXiv：1302.2902还有EP 2 835706A1中，均描述了由于组件的材料特性导致的失效时间变异。在此，重要的材料特性例如是局部存在的E模量和晶粒尺寸，此外，材料特性取决于个别的铸造和制造过程。

在此，对于给定数量n的负荷周期，相对于短期疲劳强度(LCF)的失效概率由公式

确定，

其中，