失效分析课件第2讲.ppt

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1、第二讲失效分析思路与技术方法概述失效分析的思路失效分析的一般程序失效的相关致因论失效分析技术方法1.失效分析的思路以调查、观察和试验获取的失效信息（失效对象、失效现象、失效环境）为分析的事实依据，以失效规律（即材料失效的宏观表象特征和微观过程机理）为理论依据，按一定的分析和推理方法，来判断失效事件的失效模式，查寻失效原因，提出预防措施和改进方法。失效对象当前失效件——在机械失效现场调查获得的失效件潜在失效件——在役或返修中的与当前失效件相同型号的并履历相似的机件过去失效件——历史上曾经发生过的与当前失效件同一型号的失效件失效现

2、象失效现场调查收集到的各种有关失效的宏观表现及特征实验室分解检查观察和实验得到的各种宏观显性和隐形的失效表现及特征失效的微观特征模拟试验时出现的失效特征文献记录的同类失效特征失效环境介质环境——整机环境、局部环境、具体环境应力环境——载荷的种类、大小、振动、噪声等温度环境其他环境，如湿度、辐射等2.防止失效的思路(1)对具体服役条件下的零部件进行具体分析，从中找出主要的失效形式及主要失效抗力指标。(2)运用金属学、材料强度学和断裂物理、化学、力学的研究成果，深入分析各种失效现象的本质，以主要失效抗力指标与材料成分、组织、状态的

3、关系，提出改进措施。(3)根据“不同服枝条件要求材料强度和塑性、韧性的合理配合”这一规律，分析研究失效零部件现行的选材、用材技术条件是否合理，是否受旧的传统学术观念束缚。在失效分析中常遇到一些“合法而不合理”的技术条件规定，如果把它当成金科玉律，则会犯分析上的错误，对防止部件失效不利。(4)采用局部复合强化，克服零部件上的薄弱环节，争取达到材料的等强度设计。(5)在进行失效分析和提出防止失效的措施时，还应做到几个结合：①设计、材料、工艺相结合，即对形状、尺寸、材料、成型加工和加强化工艺统一考虑；结构强度(力学计算、实验应力分析

4、)与材料强度相结合，试体试验与实际零部件台架模拟试验相结合；宏观规律与微观机理结合，宏观断口和微观断口分析相结合，宏观、微观、亚微观组织分析相结合；④实验室规律性、试验研究与生产试验相结合。3失效分析的一般程序保护失效现场侦查现场收集资料制定失效分析计划执行失效分析计划综合评定分析结果研究补救措施和预防措施起草失效分析报告评审失效分析报告提出失效分析报告进入反馈系统4.失效分析的思考途径和方向失效的完成状态呈现失效过程的总结果——起始状态和中间状态的某些结果以及终态结果失效分析常常是先判断失效模式，后查找失效原因尽量把失效过程

5、的起始状态作为分析的重点形象比喻顺藤摸瓜顺藤找根顺根摸藤顺瓜摸藤+顺藤找根顺瓜摸藤顺根摸藤+顺藤摸瓜顺藤摸瓜+顺藤找根藤→过程瓜→结果根→原因5.材料失效的致因论材料失效的累计损伤致因论材料失效的性能退化致因论材料失效的环境致因论材料原始缺陷致因论管理失控的材料失效致因论5.1材料失效的累计损伤致因论材料累计损伤的本质——组织结构的累计损伤材料累计损伤的特征——显性的完整性破坏材料累计损伤的判据——损伤临界值由小到大有一定的规律由宏观到微观形状和尺寸的变化，如：变形、溶胀、熔坑…材料变质，如表面氧化、腐蚀、烧蚀…材料的连续性被

6、破坏，如裂纹、断裂、蚀坑、龟裂…如：临界裂纹长度临界腐蚀速度最大磨损量…5.2材料失效的性能退化致因论材料性能退化的本质——涉及各种物理、化学及工程现象材料性能退化的特征——隐蔽性材料性能退化的判据——性能指标内因：材料内部结构的变化材料性能退化在宏观上不一定表现出累计损伤外因：环境条件需要通过专门的性能测试材料性能退化的同时，常常存在累计损伤过程，看谁先导致失效有些必须进行破坏性试验材料性能产品性能系统性能…或快或慢，总需要一定时间5.3材料失效的环境致因论材料性能退化与环境——环境是造成性能退化的外界条件材料累计损伤与环境

7、——材料累计损伤是环境作用的痕迹材料使用环境的复杂性——实际环境往往是多重的、关联的某种的环境造成一定性能退化不同材质同种环境造成不同的性能退化同种材质不同环境造成不同的性能退化环境作用的累计损伤往往集中在某些关键部位累计损伤与环境条件有内在的联系环境作用的累计损伤往往发生在薄弱环节物理环境和化学环境组装不当的内部小环境非正常使用的环境…不同的环境产生不同累计损伤5.4管理失控致因论设计失误制造错误维护维修差错——错、忘、漏、损设计计算差错、选材不当、选用工艺不当、采用的标准或规范不当使用条件失误、未做必要地可靠性试验、寿命评

8、估失误细节设计失误、图纸绘制差错、未考虑维护维修设备组装集成差错零件加工差错质量检验漏洞使用违规人为的差错使用规范不完善或不合理5.4原始缺陷致因论材料成分、结构、组织特征缺陷材料性能缺陷使用的材料相关性缺陷材料冶金缺陷（成分偏析和超差、夹杂、气孔、缩孔）热处理工艺缺陷（过热