失效学与失效分析

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1、失效学与失效分析刘霞2011年7月6日失效学基本概念失效的概念失效的类型失效分析的概念失效分析的分类失效的分析思路国内外失效分析的现状失效的概念英文为“failure”意指达不到预期的或需要的功能或不足，按词义可译为“失灵”、“失事”、“故障”、“不足”等。1980年12月召开的中国机械工程学会机械产品失效分析会议上，我国学者正式确定为“失效”区别：“失效”与“事故”不同。事故是指一种后果，它可以是由于“失效”引起，也可能是其他原因造成的。零件失效的类型1.零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等，从而完全丧失其功能。2.零件在外部环境作用下，部分的失

2、去其原有功能，虽然能够工作，但不能完成规定功能，如由于磨损导致尺寸超差等。3.零件虽然能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安全可靠性。失效的来源1、设计上的问题2、材料选择上的缺点3、加工制造及装配中存在的问题4、不合理的服役条件零件失效形式的分类标准零件失效的形式1.产品失效后的外部形态2.失效的诱发因素3.产品的使用过程4.从经济法的观点5.失效的模式、6.失效零件的类型……失效率使用时间规定的失效率使用寿命偶然失效期早期失效期耗损失效期浴盆曲线注：按产品使用过程的失效形式失效分析的概念概念：通常是指对失效产品为寻找失效原因和

3、预防措施所进行的一切技术活动，也是研究失效现象的特征和规律，从而找出失效的模式和原因。任务：揭示产品功能失效的模式和原因，弄清楚失效的机理和规律，找出纠正和预防失效的措施。材料知识力学知识化学知识失效分析失效分析是一门综合性的质量系统工程，是一门解决材料、工程结构、系统组元等质量问题的工程学。“失效分析”与“废品分析”分析对象不同失效分析：使用中发生失效的产品。废品分析：不符合技术标准的产品及半成品。失效分析的分类按失效分析工作进行的时序（在失效的前后）和主要目的，分为事前分析、事中分析、事后分析事前分析：采用逻辑思维方法（如故障树分析法、事件

4、时序树分析法和特征—因素图分析发等）。目的，预防失效事件的发生事中分析：采用故障诊断与状态检测技术，用于防止运行中的设备发生故障。事后分析：采用实验检测技术与方法，找出某个系统或零件失效的原因。失效分析的原则1、整体观念原则2、从现象到本质原则3、动态原则4、一分为二原则（二分法原则）5、纵横交汇原则（立体性原则）另外，尽可能采用比较方法、历史方法、逻辑方法、实际分析时抓住关键问题失效分析思路1.相关性分析从失效现象寻找失效原因2.系统工程3.数理统计相关性分析的方法根据失效件制造的全过程及使用条件的分析根据产品失效形式及失效模式分析“四M”分

5、析“四M”分析法将Man（人）、Machine（机器设备）、和Media（环境介质）和Management（管理）作为一个统一的系统进行分析的方法。操作人员情况、环境情况（产品在使用状态下的环境条件）、设备情况、管理情况系统工程的分析方法故障树分析法（FTA法）特征—因素图分析法事件时序树分析法（ETA）法故障率预测法失效模式及后果分析法（FMEA法）模糊数学分析法……失效分析的步骤1、现场调查2、收集背景材料3、技术参量复验4、深入分析研究5、综合分析归纳，推理判断提出初步结论6、重复性试验或证明试验7、撰写失效分析报告国外的失效分析工作1.

6、建立了比较完整的失效分析机构：德国：失效分析中心，联邦及州立的材料检验中心日本：国立的失效分析研究机构美国：失效分析中心，遍布全国各个部分，政府、大公司、大学2.制定失效分析文件、事故档案及数据库3.大力培养失效分析专门人才4.大力开展失效分析技术基础的研究工作5.大力开展失效分析及预防监测手段的研究工作我国的失效分析工作1、认真总结经验，积极开展交流活动2、建立我国的失效分析组织机构和开展基础研究工作3、开展失效分析专门人才的培养工作4、建立失效分析数据库和网络监控系统狭义的监控系统是指由前端监视设备、传输设备、后端控制显示设备三部分组成的电

7、视监控系统。广义的监控系统应该是指包括所有机器、设备安全运行在内的一切监控系统。监控，不仅能够检测异常，还要能够在一定范围内控制突发事件的发生，防止人员伤亡和财产损失。监控系统的组成数据采集子系统数据传输子系统数据处理子系统集中控制子系统视频监控系统1、前端采集系统：摄像机、镜头、云台、智能球形摄像机2、视频传输系统：传输线缆、光纤传输、同轴电缆传输、无线传输3、终端显示系统：DVR硬盘录像系统、视频矩阵、画面处理器、切换器、分配器定点监控系统、全方位监控系统城市消防监控系统1）火灾探测器。气体传感器、温度传感器、烟雾传感器等传感器2)火灾报警

8、控制器。主要完成监控现场数据接收与显示，温度、可燃气体浓度、固体颗粒浓度、光辐射强度等参数的实时监控，数据的存储、查询、备份3）集中监控中心监控系统失