基本介紹
- 中文名：哈爾伯格-佩克公式
- 外文名：Hallbery-Peck
Hallbery-Peck equation
exponential law of reaction rate - 別名：溫濕度加速公式、溫度濕度化學反應速率、溫濕度失效物理方程、溫濕度應力
- 表達式：k=(RHS/RHU)· e
- 提出者：哈爾伯格-佩克
- 適用領域：可靠性；失效退化；化學；物理；氧化；水解；退化分析；航天航空；軍事武器
定義： ,發展歷程,公式面貌,套用,影響及意義,
定義：
用來計算化學反應速率常數隨溫度、濕度變化關係的經驗公式。
發展歷程
1：1889年，阿倫尼烏斯在總結了大量試驗結果的基礎上，提出了阿倫尼烏斯經驗公式。在進行產品壽命試驗數據統計分析時，推測產品壽命與溫度應力之間的關係。
2：隨著對可靠性試驗要求的提高，單一的溫度應力不能滿足所有的產品試驗要求，溫度和濕度最為常見的環境應力，對於易水解類物質來說，濕度也是其重要的加速應力之一，所以溫度、濕度雙應力的加速公式及其重要。
即 K=（RH）·Ae。
公式面貌
比例係數（倍數）公式一般形式：
r=(RHS/RHU)· e
哈爾伯格-佩克公式 比例係數（倍數）形式
r:反應速率係數（倍數關係）
RHS:高應力（stress）條件下濕度值
RHU:正常使用（use）條件下濕度值
n:濕度加速常數（通常在2~3之間，一般取3）
Ea:表觀活化能
Ts:高應力(stress)條件下溫度值(要注意溫度單位的轉化)
Tu:正常使用(use)條件下溫度值(要注意溫度單位的轉化)
R:摩爾體積常數 ，
T:熱力學溫度。
例：
在溫度：80℃、濕度：60%的高加速試驗環境下1小時，計算相當於正常環境應力（溫度：20℃、濕度：30%）多少小時。
r=（RHS/RHU）·e
=（60%/30%）·e(Ea/R)*{(1/20℃)-(1/80℃)}
=8*e(Ea/R)*{(1/20℃)-(1/80℃)}
註：最後數值計算時，注意溫度單位的轉化
套用
適用場景：
1：用來計算溫度、濕度雙應力下的化學反應速率
2：計算反應速率比
3：推導易水解（濕度）、氧化（溫度）物質的加速壽命試驗
長期實踐證明該公式不僅試用範圍廣，可同時適用受溫度、濕度這兩個常見環境應力。
在貯存環境下，有一部分密封材料對水極不敏感，貯存中主要發生熱氧老化，通過自由基反應機理，醚鍵的α碳上激發出一個H原子後所生成的自由基，與氧結合成一個氫過氧化物自由基，然後奪取它的烷基氫形成氫過氧化物，該氫過氧化物分解成氧化物自由基和羚基自由基，這種單純只受到氧化作用的物質，通常溫度為加速應力，可以採用阿倫尼烏斯公式進行求解。但是對於大多數的橡膠類密封材料，由於大部分橡膠材料都易於水解（如：矽橡膠、聚氨酯、丙烯酸酯等），在貯存過程中與空氣接觸，空氣中一直含有一定量的濕氣，在長時間接觸過程中，由於這類橡膠會被水解，所以不能單單運用氧化（溫度-阿倫尼烏斯公式）去計算它的化學反應速率，如果僅僅從溫度角度考慮，用阿倫尼烏斯公式去表征化學反應速率常數，會導致老化結果偏慢（缺少水解方面引起的老化）。結合溫度、濕度兩應力的失效加速物理方程，可以更加準確的描述這類橡膠材料的老化過程。
哈爾伯格-佩克方程套用前提：
1：一致性
套用哈爾伯格-佩克公式的首要前提是不同溫度和濕度下，發生的反應機理是一樣的（反應機理一樣：樣品在實驗室高溫濕箱中發生的反應和自然環境試驗中的失效機理應保持一致），我們應當在保證反應機理不變的前提下套用哈爾伯格-佩克公式。因此，有必要在使用該公式之前開展摸底試驗，對實驗室加速老化試驗與自然環境試驗一致性驗證通過後，才能採用哈爾伯格-佩克公式對貯存壽命進行定量評估。
2：有效性
高可靠性航天航空，武器裝備系統在實際過程中，各種材料工藝、元器件、部件等腐蝕降解老化是一個很複雜的過程，哈爾伯格-佩克公式可以允許該降解體系主要由水解（濕度）、氧化（溫度）兩部分體系組成，如果降解過程不僅由濕度和溫度這兩個關鍵環境應力決定，則哈爾伯格-佩克公式失效，不可以套用哈爾伯格-佩克公式去表征該物質的降解過程。
影響及意義
為主要受水解（濕度）和氧化（溫度）作用而引起降解的物質提供了一定的失效物理數學模型，可以通過哈爾伯格-佩克公式模型來計算溫度、濕度作用下的化學反應速率，為溫度、濕度雙應力作用下的可靠性試驗理論提供了數學表達式，是阿倫尼烏斯的延展。相對於僅限單一應力條件（溫度）的阿倫尼烏斯公式，在易受水解（濕度影響較大）的物質方面，哈爾伯格-佩克公式比阿倫尼烏斯公式擁有更高的擬合度。
