《失效理论概述》PPT课件

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1、第三章失效理论概述ContentsClicktoaddTitle1ClicktoaddTitle2ClicktoaddTitle3ClicktoaddTitle4第一节概念一、失效的定义：机械零件在使用过程中，由于设计、材料、工艺及装配等各方面原因，使其丧失规定的功能，无法继续工作的现象称失效。一般机械设备中，80%失效来源于磨损。二、分类1、按失效原因分:误用失效、本质失效、独立失效、从属失效。2、按工作时间：早期失效、偶然失效、耗损失效。3、按发生速度分：突变失效、退化失效、间隙时效。4、按失效程度分：完全失

2、效、部分失效、5、按危害程度分：致命失效、严重实效、一般失效、轻度失效。6、不可预测失效，可预测失效。三、诱发因素：应力环境时间四、形式：变形、断裂、损伤（磨损和腐蚀、气蚀）及其它（松动、打滑、老化、泄漏、烧伤）等形式，见表3-1所示。第二节变形一、变形的概念机械设备在工作过程中，由于受力的作用而使零件的尺寸或形状发生改变的现象称变形。分类：变形分弹性变形和塑性变形两种。弹性变形是指外力去除后能完全恢复的那一部分变形。弹性变形特点：1)具有可塑性，当外力去除后变形完全消失；2)弹性变形量很小，一般不超过材料原来长

3、度的0.1～1.0%；3)在弹性变形范围内，应力和应变成线性关系，符合虎克定律。1．弹性变形弹性后效：许多金属材料在低于弹性极限应力作用下，会产生应变并逐渐恢复，但总是落后于应力，这种现象称弹性滞后或弹性后效。因素：取决于金属材料的性质、应力大小和状态、以及温度等经过校直的轴类零件过了一段时间后又会发生弯曲，就是弹性后效的表现，进行回火处理。2．塑性变形塑性变形是指外力去除后不能恢复的那部分永久变形。特点是：①引起材料的组织结构和性能发生变化。②表现出各向异性，金属产生加工硬化现象。③多晶体在塑性变形时，各晶粒及

4、同一晶粒内部的变形是不均匀的，当外力去除后各晶粒的弹性恢复也不一样，因而产生内应力。④金属的耐腐蚀性下降。二、变形的危害变形将使其它零件加速磨损，甚至断裂，还有可能导致整台机械设备被破坏，极大地降低使用寿命，所以变形的危害是十分严重的。三、变形的原因主要原因是零件的应力超过材料的屈服强度所致。1．外载荷当外载荷产生的应力超过材料的屈服强度时，则零件将产生过应力，永久变形。如经常满载或超载工作、频繁制动、停车和起动，有振动和冲击，结构布置不合理等情况下很容易出现。2．温度1)温度升高．金属材料的原子热振动增大，临界

5、切变抗力下降．容易产生滑移变形，使材料屈服强度降低。长期在400℃以上使用的铸铁，反复加热与冷却会使体积膨胀而发生变形，温度愈高，变形愈厉害。这是由于珠光体中的Fe3C在高温下分解为铁素体和石墨，引起体积增大的结果；同时各处体积膨胀不均匀还会产生内应力。2)当温度超过一定程度时．在一定温度和应力作用下，随着时间的增加，金属材料将缓慢地发生塑性变形，这种现象称蠕变，叫高温蠕变。例如碳钢的温度高于300～350℃．时就会产生蠕变。当温度更高时；产生蠕变的应力则相应变小。3)如果零件受热不均．各处温差较大，会产生较大的

6、热应力和内应力而引起零件变形.3．内应力尤其是铸造毛坯，形状复杂、尺寸较大、厚薄不均，在浇铸后冷却过程中，形成拉伸、压缩等不同的应力状态。内应力影响零件的静强度和尺寸的稳定性，不仅使其弹性极限降低，还会产生减小内应力的塑性变形，严重时将引起断裂。毛坯的内应力是不稳定的，通常在12～20个月的时间内逐步消失。但随着应力的重新分布，零件将产生变形。虽然对毛坯安排了消除内应力的工序，即时效处理，但内应力不一定消除得那么彻底，将有部分残存下来。在残余应力的长期作用下，使弹性极限降低，产生减少内应力的塑性变形，这种现象称内

7、应力松弛。尤其是箱体类零件和大的基础件，厚薄过渡很多，为残余应力的产生创造了条件，所以内应力松弛引起的变形问题也突出。4．结晶缺陷产生变形的内在原因是材料内部缺陷、如位错、空位等，特别是位错其移动和扩散，构成影响变形的主要内在因素。零件变形的原因是多方面的，往往是几种原因共同作用的结果。较小的应力也能产生变形，这种变形不是一次产生的，实际上是多次变形累计的结果。四、减少变形的措施1．设计：2．加工：3．修理：4．使用：1．设计：内应力和变形设计时不仅要考虑零件的强度，还要重视零件的刚度和制造、装配、使用、拆卸、修

8、理等问题。正确选用材料、注意工艺性能，如铸造的流动性、收缩性；锻造的可锻性；焊接的冷裂、热裂倾向；机加工的可切削性；热处理的淬透性、冷脆性等。要合理布置零部件，选择适当的结构尺寸，如避免尖角、棱角改为圆角、倒角；厚薄悬殊的部分可开工艺孔或加厚太薄的地方；安排好孔洞位置，把盲孔改为通孔等。形状复杂的零件在可能条件下，采用组合结构、镶拼结构，改善受力状况。在设计中注意应用新技