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失效分析

失效分析检测

失效分析是一门发展中的新兴学科,近年开始从军工向普通企业普及。它一般根据失效模式和现象,通过分析和验证,模拟重现失效的现象,找出失效的原因,挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量,技术开发、改进,产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。其方法分为有损分析,无损分析,物理分析,化学分析等。


早期失效率高的原因是产品中存在不合格的部件;晚期失效率高的原因是产品部件经长期使用后进入失效期。机械产品中的磨合、电子元器件的老化筛选等就是根据这种失效规律而制定的保证可靠性的措施。失效按其工程含义分为暂失效和永久失效、突然失效和渐变失效,按经济观点分为正常损耗失效、本质缺陷失效、误用失效和超负荷失效。产品的种类和状态繁多,失效的形式也千差万别。因此对失效分析难以规定统一的模式。失效分析可分为整机失效分析和零部件残骸失效分析,也可按产品发展阶段、失效场合、分析目的进行失效分析。失效分析的工作程序通常分为明确要求,调查研究,分析失效机制和提出对策等阶段。失效分析的核心是失效机制的分析和揭示。

原理


         失效机制是导致零件、元器件和材料失效的物理或化学过程。此过程的诱发因素有内部的和外部的。在研究失效机制时,通常先从外部诱发因素和失效表现形式入手,进而再研究较隐蔽的内在因素。在研究批量性失效规律时,常用数理统计方法,构成表示失效机制、失效方式或失效部位与失效频度、失效百分比或失效经济损失之间关系的排列图或帕雷托图,以找出必须首先解决的主要失效机制、方位和部位。任一产品或系统的构成都是有层次的,失效原因也具有层次性,如系统-单机-部件(组件)-零件(元件)-材料。上一层次的失效原因即是下一层次的失效现象。越是低层次的失效现象,就越是本质的失效原因。

基本概念



1.1 失效和失效分析

产品丧失规定的功能称为失效。

判断失效的模式,查找失效原因和机理,提出预防再失效的对策的技术活动和管理活动称为失效分析。

1.2 失效和事故

失效与事故是紧密相关的两个范畴,事故强调的是后果,即造成的损失和危害,而失效强调的是机械产品本身的功能状态。失效和事故常常有一定的因果关系,但两者没有必然的联系。

1.3 失效和可靠

失效是可靠的反义词。机电产品的可靠度R(t)是指时间t内还能满足规定功能产品的比率,即n(t)/n(0),n(t)为时间t内满足规定功能产品的数量,n(0)为产品试验总数量。累积失效概率F(t)就是时间t内的不可靠度,即F(t)=1-R(t)=[n(0)-n(t)]/n(0)。

1.4 失效件和废品

失效件是指进入商品流通领域后发生故障的零件,而废品则是指进入商品流通领域前发生质量问题的零件。废品分析采用的方法常与失效分析方法一致。

1.5 失效学

研究机电产品失效的诊断、预测和预防理论、技术和方法的交叉综合的分支学科。失效学与相关学科的边界还不够明确,它是一个发展中的新兴学科。

分类



2.1 按功能分类

由失效的定义可知,失效的判据是看规定的功能是否丧失。因此,失效的分类可以按功能进行分类。例如,按不同材料的规定功能可以用各种材料缺陷(包括成分、性能、组织、表面完整性、品种、规格等方面)来划分材料失效的类型。对机械产品可按照其相应规定功能来分类。

2.2 按材料损伤机理分类

根据机械失效过程中材料发生变化的物理、化学的本质机理不同和过程特征差异,

2.3 按机械失效的时间特征分类

⑴早期失效 可分为偶然早期失效和耗损期失效。

⑵突发失效 可分为渐进(渐变)失效和间歇失效。

2.4 按机械失效的后果分类

⑴部分失效

⑵完全失效

⑶轻度失效

⑷危险性(严重)失效

⑸灾难性(致命)失效

失效分析的分类一般按分析的目的不同可分为:

⑴ 狭义的失效分析:主要目的在于找出引起产品失效的直接原因。

⑵广义的失效分析:不仅要找出引起产品失效的直接原因,而且要找出技术管理方面的薄弱环节。

⑶新品研制阶段的失效分析:对失效的研制品进行失效分析。

⑷产品试用阶段的失效分析:对失效的试用品进行失效分析。

⑸定型产品使用阶段的失效分析:对失效的定型产品进行失效分析。

⑹修理品使用阶段的失效分析:对失效的修理品进行失效分析。


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