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1、失效分析基礎(chǔ)陳康敏2004年10月1第一章 失效及失效分析的概念2本章內(nèi)容摘要失效及失效分析的定義；失效分析的意義和重要性；機械產(chǎn)品失效的分類；失效分析的工作內(nèi)容；失效分析與其他學科、技術(shù)間的關(guān)系。3前言失效（Failure）與失效分析（FailureAnalgsis）：是一門涉及面廣、實用性強的實用基礎(chǔ)技術(shù)。隨著科學技術(shù)日益進步，工程失效事件不斷發(fā)生，失效分析技術(shù)也不斷發(fā)展，使用的手段也不斷完善，人們對失效的認識也越來越豐富、充實，工程界已將它列為一門學科即機械失效學（失效學）。機械失效學：研究機械產(chǎn)品（裝備）的
2、失效理論、失效診斷技術(shù)和失效預(yù)測預(yù)防方法及其應(yīng)用一門學科。4失效學：是一門邊緣交叉的、綜合的新興學科，它與多種學科、技術(shù)相關(guān)，與基礎(chǔ)學科相結(jié)合，形成不少邊緣學科。如：失效學＋物理學－－→失效物理學；失效學＋力學－－→失效力學(損傷力學）；失效學＋數(shù)學－－→可靠性數(shù)學等。失效分析：是一門跨學科的綜合性技術(shù)，它涉及的知識廣泛，與許多應(yīng)用學科和技術(shù)密切聯(lián)系；它是以機械產(chǎn)品為對象，故也稱為：機械產(chǎn)品的失效分析。5機械產(chǎn)品（機械零件、設(shè)備、裝置）的失效分析，在工業(yè)生產(chǎn)和工程建設(shè)中具有重要的實用價值。機械產(chǎn)品由于在材料選用、設(shè)計
3、、制造、使用、維修及人為操作等原因常發(fā)生失效，輕則須更換零件、重則導致嚴重事故，造成人員傷亡和經(jīng)濟上重大損失。歷史上曾有如：列車因車軸、車輪的斷裂而出軌或傾覆；大型輪船因船體斷裂而沉沒；大型壓力容器、鍋爐的爆炸；大型電站轉(zhuǎn)子的飛裂；橋梁的斷裂；飛機因發(fā)動機、機翼等零件的失效而墜毀；海洋石油鉆井平臺因立柱斷裂而覆沒。6特別是：大量通用的、關(guān)鍵的、基礎(chǔ)零、部件地大量早期失效，嚴重影響了機械產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命，因此需要有更多的人從事失效分析工作，重視和搞好產(chǎn)品的失效分析，這對提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量，將起深遠的影響。本選修課目的：
4、普及失效分析的基礎(chǔ)知識，提高材料技術(shù)人員的失效分析水平。通過學習1.了解失效分析的基本概念；2.掌握失效分析的思路與方法；3.熟悉典型機械產(chǎn)品失效的規(guī)律與特點；為今后順利地進行失效分析工作打下一定的基礎(chǔ)。7§1-1失效及失效分析的定義意義和重要性8一、失效及失效分析的定義1.失效（Failure)機械零件、設(shè)備、裝備或系統(tǒng)－統(tǒng)稱為機械產(chǎn)品。任何機械產(chǎn)品都為完成某種規(guī)定的功能而設(shè)計的，也即各種機械產(chǎn)品都具有一定的功能。如：軸類、彈簧等零件－－傳遞力、能量或承受載荷等；發(fā)電機－－使熱能或其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；汽車－?/p>
5、主要需安全、高速、低油耗、少污染、舒適等。9一、失效及失效分析的定義機械產(chǎn)品在服役中，因應(yīng)力、時間、溫度、介質(zhì)和操作失誤等因素的作用，常有失去其原有功能的現(xiàn)象。機械產(chǎn)品喪失其規(guī)定的功能的現(xiàn)象－－稱為失效?！笆А笔且粋€技術(shù)名詞，曾被稱“事故”、“故障”等。1980年12月，由中國機械工程學會機械產(chǎn)品失效分析委員會會議上正式統(tǒng)稱為“失效”。10失效的三種形式國外資料失效的定義：即失效有以下三種情況。1.完全不能工作（完全喪失功能）如：發(fā)動機中曲軸、連桿的斷裂；渦輪機葉片突然斷裂；壓力容器殼體開裂等；2.雖仍能工作，但不
6、能完全規(guī)定的功能（功能衰退）如：發(fā)動機氣缸套、活塞環(huán)嚴重磨損，間隙增大，發(fā)動機功能降低。3.能工作和完成規(guī)定功能，但不能確保安全，應(yīng)更換維修。如：經(jīng)長期高溫運行的壓力容器及其管道，內(nèi)部組織發(fā)生變化，繼續(xù)使用存在開裂危險；等。11“失效”與“故障”“失效”與“故障”：二個名詞概念不同、但又緊密相關(guān)?！跋到y(tǒng)故障狀態(tài)”：因個別或少數(shù)幾個零部件失效，導致機器、裝備或系統(tǒng)無法正常工作，失去應(yīng)有的功能，此系統(tǒng)就處于故障狀態(tài)。系統(tǒng)故障狀態(tài)：指局部的、可修復的、暫時的失效。若經(jīng)更換或修復已失效零、部件，系統(tǒng)就能恢復正常；若失效零、部
7、件過多或損傷過重而不能修復或不宜修復，則該系統(tǒng)完全失效報廢。12“失效”與“事故”“失效”與“事故”：因個別零件失效而引發(fā)系統(tǒng)中其他零、部件或子系統(tǒng)發(fā)生快速破壞，以致系統(tǒng)發(fā)生損失嚴重的整體失效，即“事故”。“事故”－－強調(diào)的是后果，即造成的損失和危害；“失效”－－強調(diào)的是機械產(chǎn)品本身的功能狀態(tài)。“失效”和“事故”：兩者有一定因果關(guān)系，但并無必然的聯(lián)系?！笆鹿省保嚎捎伞笆А币鸬?，也可其他原因造成的。13“失效”與“廢品”“失效”與“廢品”：兩名詞含義不同?！皬U品”：指不符合技術(shù)規(guī)范、標準或圖紙要求、而又不宜返修的產(chǎn)
8、品或零件。“廢品”：不具基本功能、尚未投入使用的零件或產(chǎn)品，故就不存在喪失功能的問題。但漏檢的廢品，可能在使用中產(chǎn)生失效。14失效的隨機性：早期適應(yīng)性運行及晚期耗損達到壽命而失效，屬可預(yù)料正常失效。在運行期間，在何時、以何方式發(fā)生失效是隨機事件，還暫時無法預(yù)料。斷裂失效與非斷裂失效：機械零、部件產(chǎn)生斷裂是失效－－斷裂失效；而因磨損、變形或腐蝕使
