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1、理化检验-物理分册PTCA(PART:APHYS.TEST.)2005年第41卷1院士论坛失效分析的任务、方法及其展望李鹤林(中国石油天然气集团公司管材研究所,西安710065)摘要:概述了失效与失效分析的概念,以及失效分析的意义、作用和任务;以防止失效为出发点,论述了失效分析的工作思路、程序和辩证方法;展望了失效分析的未来。关键词:失效分析;失效分析反馈;失效预测预防中图分类号:TB3文献标识码:A文章编号:10014012(2005)01000106THEROLE,METHODSOFFAILUREANALYSISANDITSPROSPECT
2、SLIHelin(TubularGoodsResearchCenterofCNPC,Xi'an710065,China)Abstract:Theconcept,meaning,functionandroleoffailureanalysisweresummarized.Onthebasisoffailureprevention,theworkingthought,procedureanddialecticalmethodologyoffailureanalysiswerediscussed,andthefutureoffailureanalysiswasviewe
3、d.Keywords:Failureanalysis;Failureanalysisfeedback,Failurepredictionandprevention美国《金属手册》认为,机械产品的零件或部件处于下列三种状态之一时,就可定义为失效:①当它完全不能工作时;②仍然可以工作,但已不能令人满意地实现预期的功能时;③受到严重损伤不能可靠而安全地继续使用,必须立即从产品或装备拆下来进行修理或更换时。机械产品及零部件常见的失效类型包括变形失效、损伤失效和断裂失效三大类。图1失效率浴盆曲线Fig.1Tubcurveoffailureratio机械产品及零部件的失
4、效是一个由损伤(裂纹)萌生、扩展(积累)直至破坏的发展过程。不同失效失效曲线,俗称浴盆曲线。按照浴盆曲线的形类型其发展过程不同,过程的各个阶段发展速度也状,即按照机械产品使用的过程,可将失效分为不相同。例如疲劳断裂过程一般较长,发展速度较三类。慢,而解理断裂失效过程则很短,速度很快,等等。(1)早期失效是在使用初期,由于设计和制机械产品及零部件在整个使用寿命期内失效发造上的缺陷而诱发的失效。因为使用初期,容易暴生的规律可用寿命特性曲线来说明,即用失效率露上述缺陷而导致失效,因此失效率往往较高,但随()单位时间内发生失效的比率来描述失效的着使用时
5、间的延长,其失效率则很快下降。假若在发展过程。那么在不进行预防性维修的情况下,失产品出厂前即进行旨在剔除这类缺陷的过程,则在效率()与其工作时间(t)之间具有图1所示的典型产品正式使用时,便可使失效率大体保持恒定值。(2)随机失效在理想的情况下,产品或装备收稿日期:20041201发生损伤或老化之前,应是无失效的。但是由于作者简介:李鹤林(1937-),男,中国工程院院士,中国机械工程环境的偶然变化、操作时的人为差错或者由于管理学会失效分析分会理事长。不善,仍可能产生随机失效或称偶然失效。偶然失1理化检验-物理分册李鹤林:失效分析的任务、方法及其展望
6、效率是随机分布的,其很低而且基本上是恒定的。其复合型(或混合型)的失效类型和失效机理做了相这一时期是产品最佳工作时间。偶然失效率()的当深入的研究,积累了大量的统计资料,为失效类型倒数即为失效的平均时间。的判断、失效机理及失效原因的解释奠定了基础。(3)耗损失效又称损伤累积失效。经过随机发展中的可靠性工程及完整性与适用性评价是预失效期后,产品中的零部件已到了寿命后期,于是失测、预防和控制失效的技术工作和管理工作的基础。效开始急剧增加,这种失效叫做耗损失效或损伤累可靠性工程是运用系统工程的思想和方法,权衡经积失效。如果在进入耗损失效期之前进行必要的预济利弊,研究将
7、设备(系统)的失效率降到可接受程防维修,它的失效率仍可保持在随机失效率附近,从度的措施。完整性和适用性评价则是研究结构或构而延长产品的随机失效期。件中原有缺欠和使用中新产生的或扩展缺陷对可靠性的影响,判断结构的完整性及是否适合于继续使1失效分析的意义与任务用,或是按预测的剩余寿命监控使用,或是降级使用,或是返修或报废的定量评价。1.1失效分析及其意义产品或装备失效分析的目的不仅在于失效性质按一定的思路和方法判断失效性质、分析失效的判断和失效原因的明确,而更重要的还在于为积原因、研究失效事故处理方法和预防措施的技术活极预防重复失效找到有效的途径。通过失效分析,
