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失效分析基础知识介绍

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研究,为失效学奠定了理论基础。现代的检测仪器仪表学、断口分析术,为失效学奠定了技术基础。数量统计、模糊数学、可靠性工程和电子计算机科学的广泛应用为失效学提供了新的方法途径,以上三个方面的融合贯通,使机械失效学逐渐形成相对独立的、十分活跃的学科。

6 失效分析预测预防的技术工作

广义地说,失效分析的工作内容应包括失效分析的业务工作(即“门诊”工作)、失效分析的研究工作和失效分析的管理及技术反馈工作。下面就分别给予扼要地讨论。

6.1 失效分析的预测预防的业务工作

总的来说,失效分析的业务工作有两个方面,一方面是产品的失效分析,另一方面是产品的安全度评定和剩余寿命的预测。前者是失效事后的分析,而后者是失效事前的分析。

根据失效分析的定义,一个失效事件分析的全过程一般包括侦测(detection)、诊断(diagnosis)和事后处理(prognosis)三个阶段。即利用各种“侦测”手段,调查、侦查、测试和记录有关失效的现场、参数和信息;通过“诊断”鉴别和确定产品失效的模式、过程、原因、影响因素和机理;经过“事后处理”采取补救措施(对服役件)、预防措施(对新生产的产品)和其它技术的、管理的反馈活动,以达到预防、提高和开发的目的。侦测、诊断和事后处理是失效分析工作的三个要素。

产品失效分析的重点无疑是分析产品的早期失效事件、突发性失效事件以及致使的失效事件,因为这些失效事件的分析事关重大或关系到全局。

失效分析的深度应依其分析的目的和要求不同而异。失效分析工作者的任务是根据失效分析的不同目的和要求,作出确切而恰当的诊断及对策。按照产品发展的阶段—试制阶段、试生产阶段和定型生产阶段不同,其失效分析的内容也各不相同。

6.2 失效分析预测预防的研究工作

失效分析的研究工作主要是指失效分析物理的研究、失效机理的研究、失效诊断的研究和失效预防工程技术的研究等四个方面的工作。下面分别给予简要的介绍。

(1)失效诊断的研究工作 失效诊断是分析失效原因的思维学和方法论。具体的说,失效的诊断研究一般应包括失效诊断依据的研究、失效诊断思路的研究和失效诊断技术与方法的研究等三个方面。

(2)失效预防的研究工作 失效预防的研究工作是为了探讨失效的补救措施、预防方法和管理途径。失效分析成果的反馈和失效预防,以防止同类失效事故的重复发生是失效分析的重要目的之一。

失效预防的研究工作范围很广,它应包括机械系统或设备的性能参数的分析和诊断技术工况的监测方法、技术、装置和系统的开发和采用,产品的安全度评定和剩余寿命的估算,失效预防工程方法(包括表面损伤的预防方法,断裂失效临界状态的评定和预测方法—失效评定图、断裂控制图、变形机制图、蠕变机制图和疲劳机制图等)的研究开发和应用推广,关于机械产品失效维修的原则、原理、技术、方法及其应用方面的研究等。可以看出失效预防方法的研究工作是艰巨的、十分重要的却大有可为的。

(3)失效机理的研究工作 失效机理是研究失效的物理、化学原因、失效过程及其影响因素等。如果认为失效物理的研究内容主要是失效模式(模型)及其应用的话,那么失效机理的研究则主要集中在失效的本质(物理、化学原因)和过程。失效机理和失效模式不同,以人的生病来打比喻,失效机理相当于病理,而失效模式则相当于病症。具体地说,失效机理主要研究各种失效方式,研究材料成分、组织结构和性能等内部因素对失效过程的影响。

(4)失效物理的研究工作 所谓失效物理(或称为可靠性物理)就是从原理上,即从原子和分子的角度出发,来解释元件、材料失效的现象。失效物理学的基础是数理统计方法、可靠性工程和材料科学工程学。失效物理的基本研究内容则是失效的物理模型定性及定量的描述方法、失效物理模式的识别及其应用。无疑,对失效物理的深入研究和广泛应用,必将加强失效分析的广度和深度。

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