第二节　机车零部件的失效与损伤

机车车辆维修的中心任务是消除各零件及其配合在运用中的损伤，恢复其工作性能，使之保持良好的技术状态。因此必须从研究零件及其配合损伤的现象和规律入手。

机车的技术状态随着走行里程的增加而逐渐变坏，达不到预定的工作性能，其损伤的现象表现为：动力性能恶化，功率下降、牵引力下降。经济性能变坏：如内燃机车的柴油机燃油消耗率增加、润滑油消耗率增加。可靠性下降：逐渐从偶然故障期进入耗损故障期，如电气系统绝缘老化、击穿，碳刷磨损，机械部分配合间隙增大、连接松动、产生冲击、振动，甚至危及行车安全。

零、部件及其配合损伤的形成主要是，零件本身出现缺陷，如零件的尺寸和形状位置精度发生了变化、表面质量和机械物理性能变坏；此外就是零件与零件间的关系不对，包括配合关系、相对位置关系和协调关系，如柴油机的气缸与活塞环、主轴颈与主轴瓦、连杆颈与连杆瓦的配合间隙加大；柴油机的配气定时和供油定时协调关系发生了变化等等。

一、磨损

大量的统计分析表明，导致机械设备产生故障或失效的主要原因是由于摩擦副的磨损造成。机车车辆大量零件的修理和更换也主要是由于磨损的缘故。因此研究磨损，提高零件的耐磨性，对于提高机车车辆工作的可靠性，延长机车车辆零件的有效寿命，节省维修费用都具有重要的意义。

磨损是指物体工作表面的材料，由于相对运动而逐渐损耗的现象，磨损的快慢一般以磨损速度或磨损率来描述。磨损速度或磨损率是指单位时间或单位距离的磨损量，磨损量可以用零件的几何尺寸和形状的变化或零件质量的变化来表示。机车车辆零件，通常以单位走行公里的尺寸的变化量来表示。

（一）摩擦与磨损

1.摩擦

摩擦是指相互作用的物体作相对运动时所产生的一种相互作用。磨损是摩擦的结果，摩擦、磨损是同一过程的两个方面。

磨损的性质和磨损速度同摩擦零件的材料、表面性质和表面状态有着密切的关系，根据零件摩擦表面的状态，摩擦可分为干摩擦、流体摩擦、边界摩擦和混合摩擦4种形式。

（1）干摩擦

干摩擦是指名义上无润滑的摩擦，由于零件表面的凹凸不平、形成摩擦副的两个零件实际接触的工作面积通常都很少，只有名义接触面积的百分之一到几万分之一，接触点的应力很大，超过了材料的屈服极限，因此在相对运动时，产生塑性变形和大量的热量，摩擦系数高达0.1～0.7，干摩擦形式伴随着的磨损极其严重。

（2）流体摩擦

流体摩擦也叫流体润滑，是指零件上形成摩擦副的工作表面之间完全被连续的流体膜所隔开的摩擦。如高精度磨床中磨头的液压轴承就是典型的流体摩擦。由于零件表面不接触，摩擦发生在流体分子之间。流体摩擦的摩擦系数很小，通常为0.001～0.01，几乎不产生磨损。

（3）边界摩擦

边界摩擦也叫边界润滑。通常，在流体润滑的情况下，由于载荷突然增大或相对运动速度突然下降或者由于润滑流体温度过高、黏度下降等原因，使油膜变薄，致使微凸表面直接接触，甚至使边界膜破裂，这种两摩擦表面间仅由一层极薄的油膜所隔开的摩擦称为边界摩擦。其摩擦系数一般在0.05～0.2范围内。

（4）混合摩擦

混合摩擦是指摩擦表面上，流体摩擦、边界摩擦、干摩擦三种形态混合存在的摩擦。在机件的运转中，这种摩擦形式广泛存在。

2.磨损

摩擦磨损是一系列物理、化学和机械性能现象的综合，摩擦磨损过程包括依次进行的三个现象，一是摩擦表面的相互作用；二是摩擦表面层性质的变化；三是表面层被破坏。

关于磨损机理，一般认为主要是由于表面层金属的直接接触而产生的机械作用和分子作用。此外还有温度、介质和油膜的吸附共同作用的结果。

摩擦磨损是个相当复杂的过程，上述的各种作用可能同时发生。但在一定条件下，磨损过程常只有一、两种因素起主导作用，从而形成下面几种相应的磨损形式。

（1）磨料磨损

磨料磨损是由于硬质颗粒或粗糙表面使较软的金属基体产生显微塑变或切削现象，磨料磨损与摩擦表面的材质、单位压力、相对速度、磨粒的性质有关。一般，当载荷加大、相对速度提高、磨粒的硬度愈高时，则磨粒磨损愈严重。

（2）黏附磨损

摩擦副表面在载荷作用下作相对运动时，其实际接触面积很小，应力很大，接触点处的金属产生塑变和剪切，使摩擦界面上形成黏附点，且摩擦表面温度升高，表层金属软化或熔化，黏附点被剪断，表层材料从一个表面转移到另一个表面，如此反复进行，形成了黏附磨损。当黏附点的结构强度小于基体金属的强度时，剪断发生在黏附点上，表层材料转移甚微，摩擦表面光滑，尚属正常磨损；当黏附点的结合强度大于基体金属的强度时，剪断则发生在金属基体的内部，撕脱一块金属，使摩擦面粗糙，严重时，甚至发生摩擦表面咬死现象。如抱轴、燃轴、气缸发生抱缸等现象。

黏附磨损与摩擦副材料的化学成分、金相组织、工作条件及摩擦表面的润滑状态等有关。

（3）氧化磨损

在摩擦过程中，氧吸附在摩擦表面上，并向表层内扩散。此外接触表层上显微塑变的金属容易与气体分子作用形成氧的化学吸附膜、氧的固溶体和金属氧化物。氧化膜能防止黏附和黏附磨损，抗磨性好；但是，当氧化膜较厚时，则易被扯碎从表面剥落形成氧化磨损。

氧化磨损与压力的大小有关，压力愈大，氧化磨损愈严重；有振动载荷时，氧化膜容易破坏从而加速磨损；若相对速度高达临界速度以上时，氧化磨损转变为以摩擦热为主的黏附磨损。

（4）疲劳磨损

疲劳磨损产生了滚动摩擦副，由于接触应力的反复作用使表面产生变形和应力、形成裂纹导致破坏，这种磨损称为疲劳磨损。如滚动轴承表面产生麻点，齿轮的齿面、轮轨踏面的剥离现象等。

影响疲劳磨损的因素是：接触表面的单位压力、载荷循环次数、材料表面抵抗挤压的能力、强度层的厚度、残余应力和疲劳强度极限等。

在以上4种磨损形式中，氧化磨损的磨损速度最小，摩擦系数也不高，而且基本上能保证表面光洁，故为可以容许的磨损形式，而其他磨损形式均有磨损强度大、摩擦系数高、金属表面有不良变化以及表面容易出现粗糙条纹等缺点，是非正常磨损应该设法避免。

（二）机车零件与配合的磨损规律

如前所述，磨损是摩擦的结果，而摩擦形式又分若干类，在各种不同摩擦情况下，磨损量又各不相同。在机车设计中，总是力图使零件的摩擦表面处于流体摩擦条件下工作以减少磨损。但在实际运用中并不能达到如此理想的状态，仅就机车起动和停车这两个因素来说，零件就不可避免地要经历由干摩擦到其他类型的摩擦，从而使磨损加剧。

实践表明，机车上各零件在润滑状态比较良好情况下，由于起动—运转—停车过程的影响（且不计其他因素的影响），其磨损曲线如图1-3所示。

曲线0—2段为起动阶段，其中0—1段为干摩擦阶段，1—2段转入混合摩擦阶段；

曲线2—3段为运转阶段，零件处于流体摩擦状态；

曲线3—5段为停车阶段，其中3—4段为混合摩擦阶段，4—5段为干摩擦阶段。

在机车整个运用过程中，由于各零件的起动—运转—停车的过程是多次发生的，因此零件在机车整个运用过程中的磨损曲线，将由许多如图1-3所示那样的曲线所组成。图1-4即为零件在机车整个运用过程中的磨损曲线。从图1-4中可以看出，零件的磨损—损坏过程有三个明显的阶段。

第一阶段（曲线AB段）零件处于刚开始运转的较短时间内，由于零件表面经过加工后，总存在微突体，此时摩擦系数f2值也较大，因而发生较强烈的磨损。图上曲线AB段的仰角较大，表明磨损速度也较快，在这一阶段内，零件工作表面经过一段时间的磨损，相互之间的配合间隙由制造时的原始状态过渡到比较稳定的状态（此时的间隙即达到所谓设计间隙），因而磨损速度也逐渐下降。零件的磨损量由A值增至B值后，曲线逐趋平坦，通常这一阶段称为零件的磨合阶段。

第二阶段（曲线BC段）零件经过第一阶段磨合后，转入第二阶段，零件的磨损开始比较缓慢，在相当长的时间内磨损量的增长速度都比较慢，此时磨损均匀地增加。这一阶段称为零件正常工作阶段，其磨损属于正常磨损。

第三阶段（曲线CD段）零件在正常工作阶段不断磨损，磨损量逐渐增大达到C点时，即发生一个由量变到质变的突然变化过程，此时，由于零件磨损量增大到一定程度，造成配合间隙过大，引起较大的冲击载荷和振动；同时零件润滑条件也趋于恶化，最后促使零件的磨损速度急剧增加，直至零件损坏，因此零件的磨损到达C点时称为零件的极限磨损（此时配合副的间隙达到所谓极限间隙）。

图1-4中的磨损量u也可用配合间隙S来代替，运用时间t可用机车走行公里k来代替，并画成平滑曲线，如图1-5所示。Oc为极限间隙，而Oc′为极限走行公里。

（三）影响磨损速度的因素

影响磨损速度的因素按其性质可分为三类：

1.工作条件

它是决定磨损形式和磨损速度的基本因素，包括摩擦种类、相对速度和压力。

（1）摩擦种类，滚动摩擦所引起的塑性变形造成疲劳磨损；滑动摩擦所引起的塑性变形则造成黏附磨损和氧化磨损。

（2）速度和压力，当摩擦条件一定时，摩擦表面的温度随速度的增加而提高，当温度达到150～200℃时，摩擦表面的油膜便遭到破坏，摩擦形式便从边界摩擦转变为干摩擦。温度提高也促进氧化过程，因而可以消除由于黏附所产生的深度撕扯破坏，而使磨损局限在很薄的表面上。如温度过高则使表层软化，若表层软化状态带有稳定性质，则软化可以扩大到相当深度，磨损便随速度的提高而加剧。

在所有情况下，载荷增加了，即单位压力增加了，都将使磨损速度增加。当单位压力增加到一定值后，氧化磨损便会突然变为黏附磨损。此外冲击载荷也会使磨损加剧。

2.表面间介质

包括润滑油、磨粒和气体介质等。润滑油能使摩擦表面不产生干摩擦磨损，同时还有散热、排除磨损产物等作用。润滑油的性质对磨损过程有很大影响，它应具有适当的黏度、油性和足够的化学稳定性，不含酸类和机械杂质，以保证在摩擦表面能形成坚固的和化学性质稳定的吸附油膜。

3.表面材质

包括加工质量、金属材质和热稳定性等。加工质量良好，能加速磨合过程，减少磨合时的磨损量，从而减小摩擦副的初间隙，延长配合的寿命。机械加工后，常在金属表面引起组织、残余应力及晶格结构上的变化，其中冷加工硬化层及残余压应力能提高耐磨性。因此在选择刀具和切削规范时最好能使金属表面获得更大的冷硬层，所以采用滚压加工轴颈能大大提高轴颈的耐磨性。

金属材质、组织及硬度对磨损有决定性的影响。如铸铁是很好的耐磨材料，因为铸铁中的片状珠光体是良好的耐磨组织，其中的自由石墨起很好的润滑作用。改变铸铁的成分也能提高耐磨性。例如，铸铁含磷在0.3％～1.0％之间时，可形成硬度很高的磷化物共晶体（Fe3P+α），对提高耐磨性有很大作用。另外，加入少量镍或铬也有同样的作用。

（四）磨损的控制

磨损控制可归纳为十个因素：材料选择、摩擦表面的粗糙度、润滑剂（液）的选择、润滑剂的质量和油膜厚度、单位面积压力比、摩擦表面的形状及形状精度、渗漏、密封和污染情况、安装和对中情况、温度和冷却情况、运转及滑动速度和距离。

需要指出的是，并不是任何磨损过程的控制都必须考虑这十个因素。对于某一给定的磨损条件，有些因素很重要，有些因素甚至无关。

二、蚀损

金属零件的蚀损包括零件的腐蚀和零件的穴蚀。

（一）金属零件的腐蚀

金属和周围介质发生化学作用或电化学作用而造成的破坏，叫做腐蚀。在金属零件摩擦过程中，也可能有腐蚀现象。这时腐蚀使金属材料变质易于脱落，而摩擦又加速了腐蚀层的脱落，新露出的材料表面又受到腐蚀作用。这样不断地腐蚀和磨损，使损坏速度加快。这种现象称为腐蚀性磨损。腐蚀能加速裂纹的发展，在疲劳裂纹发展的过程中，有腐蚀作用的叫做腐蚀性疲劳。

腐蚀按其机理可分为两类：即化学腐蚀和电化学腐蚀。

1.化学腐蚀

化学腐蚀是金属和外部介质直接起化学作用，不产生电流，同时腐蚀产物生成于反应表面。产生化学腐蚀必须要有腐蚀介质存在。例如机油中含的酸、碱杂质都是腐蚀介质，机油在工作过程中被氧化而产生有机酸，这些有机酸就会腐蚀金属零件，对铅青铜合金的轴瓦腐蚀力特别大，能将铅腐蚀掉。石油中含硫有时达5％～6％，硫对钢铁有很大的腐蚀作用。高温情况下，即使没有腐蚀介质，金属亦能和空气中的氧等介质起作用产生腐蚀。

化学腐蚀是否强烈，决定于腐蚀后在金属表面所形成的膜的性质，不同金属形成的膜是不同的，例如钢、铁等金属与腐蚀介质接触后，形成一层疏松的膜，腐蚀介质能缓慢地渗透疏松的膜，继续腐蚀金属，又如铝、不锈钢等金属与腐蚀介质接触后，就产生一层坚硬的膜把介质隔开，使腐蚀停止进行。如果膜破裂了，则腐蚀又继续进行。

2.电化学腐蚀

电化学腐蚀，是金属和电解液起电化学作用的破坏过程。电化学腐蚀有电流产生，阳极金属被腐蚀，同时腐蚀产物并不完全覆盖于反应表面上，电化学腐蚀远比化学腐蚀来得严重和普遍。电化学腐蚀的机理，一般认为是微电池作用原理。因此，产生电化学腐蚀必须要有电解液和电位差两个条件同时存在。

凡含有酸、碱和盐类物质的水溶液都是电解液，大气中所含的水气和其他物质（如二氧化碳、二氧化硫等）常吸附和凝聚于金属表面，形成一层薄膜，实际上这层薄膜就形成了电解液，它能使腐蚀速度增加10～30倍。

有了电解液，还得有电位差才能形成电流，使电化学过程能够进行。一般说来，电位差是经常存在的。例如不同的金属或同一金属具有不同的组织结构，那么在电解液中就经常形成不同的电位就能产生电流，导致阳极金属溶解，即腐蚀。又如金属零件具有不同程度的应力，应力愈大，晶格的扭曲程度也愈大，扭曲的晶格在电解液中金属原子容易逸出，使电位降低。因此，应力大与应力小的两部分金属之间便存在电位差，使应力大的那部分金属被腐蚀。

裂纹的根部在载荷作用下有应力集中现象，其电位降低，因此根部裂纹将因腐蚀而发展。晶粒边界上受到的应力也常比晶体本身大，所以常发现晶粒之间的腐蚀现象，即所谓晶间腐蚀。晶间腐蚀严重时，金属可以散裂成粉。

（二）金属零件的穴蚀

随着高速重载轻型化的发展，机车轴承穴蚀和缸套穴蚀等将越来越普遍和严重。在某些零件与冷却水、高压油接触的表面上，越来越多地发现这样一种现象，即先在零件的某些特定表面上产生一些针状孔穴（通常这些孔穴的表面并没有腐蚀生成物），然后逐渐扩大和深化，形成蜂窝状的孔穴或深孔，甚至使零件破裂或穿透，这种现象称为穴蚀，亦称点蚀。

如随着柴油机有效压力和转速的提高，结构日益紧凑，零件壁厚减小，因而穴蚀问题越显得突出。随着零件耐磨性的提高，有时磨损量仅仅0.01～0.03mm，而穴蚀深度已超过壁厚的一半，所以穴蚀渐渐成为这些零件使用寿命的决定因素。

引起穴蚀的机理，一般认为是由于机械振动和流体压力变化时，在流体中局部区域产生的水锤现象而引起的破坏。

在通常情况下，压力流体中都溶有气体。当某种外界条件使液体的压力发生变化，局部压力降到某一数值时，溶于液体中的气体便以气泡形式分离出来。当液体压力再升高时，气泡中的气体重新液化或溶于液体，体积聚然变小，液体就向气泡中心加速前进，当液体填满气泡空隙的瞬间，便发生水锤现象。水锤的压力波以超音速向四周传播，当作用到零件表面时，产生很大的冲击和挤压。这一过程的反复进行，使金属产生疲劳剥蚀，从而形成了穴蚀。

也有人认为，水锤产生的高温、高压作用到零件表面时，由于热电效应和压电效应而形成的电化学作用是产生穴蚀的原因。

湿式气缸套，在连杆摆动平面内的活塞主推力面一侧，或在进水及水腔流道截面变化处，容易发生穴蚀，在气缸体上，与此相对的表面也有穴蚀现象。气缸套和气缸体的穴蚀，主要是由于气缸套的机械振动和水腔流道截面的急剧变化所引起的。

（三）蚀损的控制

1.合理选材和设计

（1）合理选材，即根据使用环境要求，选择合适的材料。如选用含有镍、铬、铝、硅、钛等元素的合金钢，或在条件许可的情况下，尽量选用尼龙、塑料、陶瓷等材料。

（2）合理设计，设计应避免不均匀和多相性，力求避免形成腐蚀的条件。不同的金属、不同的气相空间、热和应力分布不均匀以及体系中各部位间的其他差别，都会引起腐蚀破坏。因此，设计时应努力使整个体系的所有条件尽可能地均匀一致。

2.覆盖保护层

以表面薄膜的形式在零件表面附加不同的材料，改变零件的表面结构，使金属与介质隔离开来，以防止腐蚀。这是机车经常使用的防腐措施。

（1）金属保护层，采用电镀、喷镀、熔镀、气相镀、化学镀等方法，在金属表面覆盖一层如镍、铬、铜、锡、锌等金属或合金作为保护层。

（2）非金属保护层，常用的有油漆、塑料、橡胶等，临时性防腐可涂油或油脂。

（3）化学保护层，用化学或电化学方法在金属表面覆盖一层化合物薄膜，如磷化、发蓝、钝化、氧化等。

（4）表面合金化，如氮化、渗铬、渗铝等。

3.阳极保护和阴极保护

（1）阳极保护，是指用阳极化的方法使金属钝化，并用微弱的电流维持钝化状态，从而使金属得到保护。

（2）阴极保护，用牺牲阳极或通过外加电流的方法将金属阴极化，使金属的电极电位向负的方向移动，从而减少金属的电化学腐蚀速度。

4.改变环境

（1）采用通风、除湿等措施降低大气或其他腐蚀介质的腐蚀性。对常用金属材料来说，把相对湿度控制在临界湿度（50％～70％）以下，可显著减缓大气对金属的腐蚀。

（2）在腐蚀性介质中加入少量降低腐蚀速度的缓蚀剂，可减轻金属的腐蚀。

缓蚀剂分无机和有机两种。无机缓蚀剂常用的有重铬酸钾、硝酸钠和亚硫酸钠等，它们在一定的腐蚀介质中，可减缓金属的腐蚀。有机缓蚀剂又可分为液相和气相缓蚀剂两类。它们一般都是有机化合物，如胺盐、琼脂、糊精等，可以吸附在金属表面上，使金属溶解和还原反应都受到抑制，从而减轻金属的腐蚀。

为了减轻气缸套（和气缸体）的穴蚀，通常采取以下措施：

（1）减少活塞与气缸套、气缸套与气缸体的配合间隙，可以减轻活塞对气缸套的撞击，从而减轻穴蚀。

（2）提高气缸套的刚度。例如适当增加气缸套的壁厚，改变气缸套在气缸体上的支承位置，以减轻气缸套的振动。

（3）合理设计水腔流道截面。

（4）选用耐穴蚀材料。铸铁中最容易穴蚀的是石墨。在同样的基体组织中，以球状和分支少的团絮状石墨耐穴蚀性好。片状石墨脉络越细，贯穿越深，越不利。在基体组织方面，珠光体比铁素体耐穴蚀性好。

（5）在水腔侧壁涂防穴蚀材料，如塑料、陶瓷或镀铬等均能减轻穴蚀。

（6）在冷却水中添加乳化液可减少冷却水的表面张力，从而减少气泡爆破时的冲击压力。

（7）在水腔内安装吸振物质。如在气缸套易穴蚀的表面，固定一层橡胶，外覆钢保护层，以吸收气缸套振动时所引起的液体压力波，以减轻穴蚀。

三、疲劳

裂纹与折损是机车车辆零件常见的损伤现象之一。例如柴油机机体、活塞、气缸头、曲轴、轮轴、弹簧和转向架构架等，都是经常发生裂损的零件。实践证明，裂损往往是引起零部件频繁修理或报废的原因，而某些重要零件的裂损甚至会导致严重的事故。随着机车车辆向大功率、高速重载、轻型化方面发展，裂损问题将更显突出。因此必须注重分析研究机车车辆零、部件的裂损原因及其规律，以便采取相应的措施加以防止。

机车车辆零件的折损有的是受一次渐增载荷或冲击载荷作用所造成的；有的是在不太大的载荷长期作用下造成的。其原因大多是设计、制造和修理不良，或运用不当的结果。例如材料有缺陷、焊缝不良、热处理或组装不正确、操纵不当等。而大多数机车车辆零件，则是受多次交变载荷作用下产生裂纹和折损的，这种形式的损坏叫做疲劳破坏。

在常规的“无限寿命”设计中，都是根据疲劳强度极限曲线和安全系数进行设计的。可是零件在运用过程中仍然过早地发生意外破坏，这就是说设计的可靠性仍未能得到充分保证。这种情况的出现，是由于用来确定材料疲劳特性的试样与实际零件存在着很大的差异。传统的疲劳强度极限曲线，是用表面经过精心抛光的光滑试样通过试验获得的。所谓疲劳强度极限，实际上是试样不产生疲劳裂纹（或微小疲劳裂纹不发生扩展）的最高应力水平。但是实际零件在制造、检修和运用过程中，往往由于各种原因，使零件表面存在着各种缺陷。当带着这类缺陷的零件，承受交变载荷时，即使其交变载荷所引起的应力小于疲劳强度极限，表面上存在的裂纹可能不断扩展，最终导致零件的破坏。

引起机车车辆零件疲劳破坏的原因，可能有以下几方面：

1.金属材料和热加工方面的缺陷

金属材料在冶炼、轧制、锻、铸和热处理时，在内部或表面留有局部缺陷（例如非金属夹杂、气孔、表面过烧、表面裂纹等），对材料的强度影响很大。这些缺陷如果恰好位于危险断面内则极易引起局部应力上升，使裂纹不断扩展是危险隐患。

2.构件上的缺陷

在结构、形状上的不合理常会造成局部应力集中，引起疲劳裂损。例如零件断面变化过于急剧，过渡外圆角半径大小，有尖锐边角等，都会引起局部应力集中。强度和硬度越高的材料，对应力集中的敏感性越大，因为塑性较好的材料在局部应力作用下，可以产生局部塑性变形而使应力分布于四周。

3.冷加工方面的缺陷

机械加工的表面质量对零件的使用寿命有很大影响。表面加工质量不仅指表面粗糙度，还包括加工过程中，在表面留下的残余应力和一定深度的冷作硬化加工层，它们对于疲劳强度极限都有直接影响。

4.检修运用中产生的缺陷

零件在搬运时碰伤，在检修时锤击打伤，都会造成应力集中。修理时用冷压或火烤弯曲的零件，会使零件产生内应力或破坏金相组织，降低材料的强度。此外，不正确的组装也会造成很大的附加应力，往往也是导致疲劳裂损的原因。

由于零件在制造、检修和运用中，裂纹的存在总是难免的，所以把零件的疲劳设计，建立在零件本身存在裂纹这一客观事实的基础上，并充分考虑裂纹在交变载荷下的扩展特性，是保证零件安全工作的重要途径。为此，近年来已大量采用新的设计概念——“疲劳安全”设计。其主导思想就是允许某些重要承力零件出现损伤（裂纹）后，在所限定的检修周期内仍能安全地工作。显然，进行这种破损设计的前提是必须掌握材料的疲劳裂纹扩展特性，才能预报有关零件的剩余使用寿命方面的问题。