失效及失效分析的概念

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1、失效分析基础陈康敏2004年10月1第一章失效及失效分析的概念2本章内容摘要失效及失效分析的定义；失效分析的意义和重要性；机械产品失效的分类；失效分析的工作内容；失效分析与其他学科、技术间的关系。3前言失效（Failure）与失效分析（FailureAnalgsis）：是一门涉及面广、实用性强的实用基础技术。随着科学技术日益进步，工程失效事件不断发生，失效分析技术也不断发展，使用的手段也不断完善，人们对失效的认识也越来越丰富、充实，工程界已将它列为一门学科即机械失效学（失效学）。机械失效学：研究机械产品（装备）的

2、失效理论、失效诊断技术和失效预测预防方法及其应用一门学科。4失效学：是一门边缘交叉的、综合的新兴学科，它与多种学科、技术相关，与基础学科相结合，形成不少边缘学科。如：失效学＋物理学－－→失效物理学；失效学＋力学－－→失效力学(损伤力学）；失效学＋数学－－→可靠性数学等。失效分析：是一门跨学科的综合性技术，它涉及的知识广泛，与许多应用学科和技术密切联系；它是以机械产品为对象，故也称为：机械产品的失效分析。5机械产品（机械零件、设备、装置）的失效分析，在工业生产和工程建设中具有重要的实用价值。机械产品由于在材料选用、设计

3、、制造、使用、维修及人为操作等原因常发生失效，轻则须更换零件、重则导致严重事故，造成人员伤亡和经济上重大损失。历史上曾有如：列车因车轴、车轮的断裂而出轨或倾覆；大型轮船因船体断裂而沉没；大型压力容器、锅炉的爆炸；大型电站转子的飞裂；桥梁的断裂；飞机因发动机、机翼等零件的失效而坠毁；海洋石油钻井平台因立柱断裂而覆没。6特别是：大量通用的、关键的、基础零、部件地大量早期失效，严重影响了机械产品的质量和寿命，因此需要有更多的人从事失效分析工作，重视和搞好产品的失效分析，这对提高机械产品的质量，将起深远的影响。本选修课目的：

4、普及失效分析的基础知识，提高材料技术人员的失效分析水平。通过学习1.了解失效分析的基本概念；2.掌握失效分析的思路与方法；3.熟悉典型机械产品失效的规律与特点；为今后顺利地进行失效分析工作打下一定的基础。7§1-1失效及失效分析的定义意义和重要性8一、失效及失效分析的定义1.失效（Failure)机械零件、设备、装备或系统－统称为机械产品。任何机械产品都为完成某种规定的功能而设计的，也即各种机械产品都具有一定的功能。如：轴类、弹簧等零件－－传递力、能量或承受载荷等；发电机－－使热能或其他形式的能量转变为电能；汽车－－

5、主要需安全、高速、低油耗、少污染、舒适等。9一、失效及失效分析的定义机械产品在服役中，因应力、时间、温度、介质和操作失误等因素的作用，常有失去其原有功能的现象。机械产品丧失其规定的功能的现象－－称为失效。“失效”是一个技术名词，曾被称“事故”、“故障”等。1980年12月，由中国机械工程学会机械产品失效分析委员会会议上正式统称为“失效”。10失效的三种形式国外资料失效的定义：即失效有以下三种情况。1.完全不能工作（完全丧失功能）如：发动机中曲轴、连杆的断裂；涡轮机叶片突然断裂；压力容器壳体开裂等；2.虽仍能工作，但不

6、能完全规定的功能（功能衰退）如：发动机气缸套、活塞环严重磨损，间隙增大，发动机功能降低。3.能工作和完成规定功能，但不能确保安全，应更换维修。如：经长期高温运行的压力容器及其管道，内部组织发生变化，继续使用存在开裂危险；等。11“失效”与“故障”“失效”与“故障”：二个名词概念不同、但又紧密相关。“系统故障状态”：因个别或少数几个零部件失效，导致机器、装备或系统无法正常工作，失去应有的功能，此系统就处于故障状态。系统故障状态：指局部的、可修复的、暂时的失效。若经更换或修复已失效零、部件，系统就能恢复正常；若失效零、部

7、件过多或损伤过重而不能修复或不宜修复，则该系统完全失效报废。12“失效”与“事故”“失效”与“事故”：因个别零件失效而引发系统中其他零、部件或子系统发生快速破坏，以致系统发生损失严重的整体失效，即“事故”。“事故”－－强调的是后果，即造成的损失和危害；“失效”－－强调的是机械产品本身的功能状态。“失效”和“事故”：两者有一定因果关系，但并无必然的联系。“事故”：可由“失效”引起的，也可其他原因造成的。13“失效”与“废品”“失效”与“废品”：两名词含义不同。“废品”：指不符合技术规范、标准或图纸要求、而又不宜返修的产

8、品或零件。“废品”：不具基本功能、尚未投入使用的零件或产品，故就不存在丧失功能的问题。但漏检的废品，可能在使用中产生失效。14失效的随机性：早期适应性运行及晚期耗损达到寿命而失效，属可预料正常失效。在运行期间，在何时、以何方式发生失效是随机事件，还暂时无法预料。断裂失效与非断裂失效：机械零、部件产生断裂是失效－－断裂失效；而因磨损、变形或腐蚀使