汽车零部件断裂失效分析简述岑举

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1、汽车零部件断裂失效分析简述2009·10中国第一汽车集团公司技术中心1、基本概念失效：国家标准GB3187-82中定义：“失效（故障）----产品丧失规定的功能。对可修复产品，通常也称为故障。”规定的功能：是指国家有关法规、质量标准、技术文件以及合同规定的对产品适用、安全和其它特性的要求。它既是产品质量的核心，又是产品是否失效的判据。失效分析：是判断产品的失效模式，查找产品失效机理和原因，提出预防再失效对策的技术活动和管理活动。因此，失效分析的主要内容包括：明确分析对象，确定失效模式，研究失效机理，判定失效原因，提出预防措施(包括设计改进)。

2、失效模式：是指失效的外在宏观表现形式和过程规律，一般可理解为失效的性质和类型。失效原因：失效原因通常是指酿成失效甚至事故的直接关键性因素。失效机理：失效机理是指失效的物理、化学变化本质和微观过程，可以追溯到原子、分子尺度和结构的变化，但与此相对的是它迟早也要表现出一系列宏观（外在的）的性能、性质变化和联系。失效机理是对失效的内在本质、必然性和规律性的研究，它是人们对失效内在本质认识的理论提高和升华。失效分析在工程中的地位和作用失效分析是可靠性工程的技术基础之一，可靠性是产品的关键质量指标，可靠性技术是质量保证技术的核心。可靠性技术从宏观统计入

3、手，可以得到产品可靠性的各种特征参数和宏观规律，但不能回答产品怎样失效或为什么失效。失效分析是安全工程的重要技术保证之一,安全工程以事故为研究对象，很多事故是由产品失效所致。失效分析可以找出薄弱环节，查明不安全因素，发现事故隐患，预测由失效引起的危险，提出优化的安全措施。是安全工程强有力的技术保证。关于灰色系统是对内部结构可以部分了解或可以综合运用逻辑推理的方法进行分析的系统。从人类实践的绝对性来看，人类可以穷尽对机电失效规律及其预防的认识，但从对失效分析的个别实践和认识来看，又总是在有限的空间内进行的。因此，对失效特点和规律的认识又往往是有

4、限的和相对的，这就决定了失效分析的研究和发展总是处于一个灰色系统内。（失效分析的持续性、阶段性、可认知性和无止境性）（失效分析的病理学研究方法和流行病学研究方法）2、汽车零部件及断裂失效特性总成——发动机、离合器、变速器、传动系统、前桥、驱动桥、前后悬架系统、车身车架、转向系统、压力及容器系统等，又可以分为若干子系统和零部件。2.1总成、零件、结构、载荷零件——齿轮类、轴杆类、弹簧类、轴承类、壳体类、支架类、紧固件类、油气管路、垫片类、轮带类、其它等；结构——弯曲梁（悬臂、简支梁）、扭转杆、拉压杆、组合状态等；配合——间隙或过盈配合、锁紧及摩

5、擦配合、定位性配合、啮合性配合、支撑和约束等；结构特性——刚性件、弹性件、柔性件、吸能件、平衡性件等；载荷特性——脉动载荷、冲击或多冲载荷、振动、约束、动平衡载荷、热应力件、耐腐蚀件等。2.2零部件失效特性失效的批量性与汽车的大规模生产方式有关，也与材料工艺的不稳定和异常的使用工况有关；失效形式的多样性汽车是一个结构和功能相对复杂的行走机械，零件零部件的结构和工艺种类繁多、工况和载荷形式不尽相同，带来的多样性；失效的阶段性这与设计、材料、工艺制造水平等因素有关。2.3失效分析要点鉴于“灰色系统”的原理，对于各种失效和问题的认知是一个持续、不断

6、变换和深入的过程。对于实际的问题认知具有阶段性。是一个不断地积累、归纳和理性认识地过程。掌握理论，尊重实际，符合逻辑，失效是一个思维过程。要能够自我否定，不要盲目追求“结果”，承认总会有一些说不清的问题。认识需要实践验证，宗旨在于解决问题。要熟知和掌握标准和技术条件及其意图，熟悉零部件功能和工作条件，同时关注各种技术条件与具体失效形式的关系。2.4可靠性原理及评价结构功能设计、产品质量、使用工况的关系设计的使用应力（各种指标）和强度（各种指标）技术条件；关注实际的使用应力（工况）及制造质量分布的偏移和变化；两者分布曲线相交则产生失效。目前的失

7、效分析和认知程度、评价主要还是在定性的水平上。使用应力、工况设计应力技术条件制造质量2.5断裂分析要素从可靠性理论中断裂的应力模型得知，应力和强度是断裂分析的两大要素，两个要素中哪一个贡献较大？最为活跃？如何地感知和评价是断裂分析中的一个焦点；其中力学要素是断裂失效分析的第一要点。因为力学因素的变换、波动、属性远比强度属性要活跃得多。例如占开裂问题绝大部分的疲劳断裂（含脆性断裂）基本上是一个力学属性的表征；结构和配合的特性、载荷的性质和幅值、大多的内在质量缺陷、工作和运行的状态、应力状态等等，都属于力学分析的范畴。他们不仅决定了是否开裂，还总

8、体上决定了以什么形式或在什么部位开裂。材料内在质量要素，要在技术条件和标准的基础上和对寿命影响的能力上的角度评价，其余延迟开裂和形变开裂等关系更密切。三种开裂形式疲