失效分析的思路和诊断

第三章失效分析思路方法和基本程序• 3.1 失效分析的思想方法1.整体观念原则设备失效要考虑的对象不仅仅是设备，要把设备---环境—人当作一个系统来考虑a.失效构件与邻近非失效构件之间的关系b.失效构件与周围环境的关系c.失效构件与操作人的各种关系大胆设想可能与环境发生哪些问题，逐个列出失效因素，对照调查，检测，试验数据再逐个排除，特别是大型构件更要如此.2.从现象到本质的原则失效的表现是现象原因才是本质许多失效表现出一定的现象，如一个断口出现贝壳花样；又知道其承受交变载荷，就可认定失效类型是疲劳，但还要进一步弄清为什么会发生疲劳失效，找出原因才是本质。

3.动态原则位置机械产品对周围的环境相对运动变化之中条件设计参量和操作工艺指标只能是一个分析的参考量。

甚至存放在仓库的新产品也要认为在动态中。

内部受力条件会变化，外部温度、介质会变化，产品本身的某些因素也会变化。

4.两分法原则好的方面任何事物、事件一分为二不好的方面失效分析中对任何事物、事件都要一分为二，名牌、进口和质量好的产品也会失效，也会出现设计不当或材料问题。

5.立体原则客观事物在不同的时空范围内是变化的a.对同一设备在不同的服役阶段或不同的环境就会具有不同的性质。

b.同一工况条件构件的不同部位也会产生不同的失效模式失效分析要多方位综合考虑问题。

6.比较方法、历史方法、逻辑方法失效与已失效系统进行比较,依赖过去失效资料积累分析,分析比较综合归纳作出判断和推类。

3.2 相关性分析的思路及方法1.按失效零件制造全过程和使用条件进行分析（1）审查设计使用条件设计包括标准选用导致零件失效设计判据条件（估计不足）高应力区缺陷标准（选用不当）截面变化太陡判据（不准）倒角过小表面质量过低（2）材料分析选用不当热处理不合理成分不合格材料夹杂物超标导致失效产生组织不合要求材料各向异性冶金缺陷（3）加工制造缺陷铸造缺陷锻造缺陷焊接缺陷缺陷冷加工缺陷导致失效产生碰伤表面缺陷腐蚀表面缺陷装配不当缺陷（4）使用和维护情况分析超载超温超速问题频繁启动停车导致失效产生润滑问题冷却问题保养问题2.根据产品的失效形式及机械模式进行分析根据产品的失效表现形式进一步分析失效模式分析导致失效的内因和外因找出失效原因（后面详细讲解）3.“四M”分析思路及方法1）man人操作人员的情况分析工作态度责任心大小玩忽职守人主观臆断造成失效违章操作缺乏经验反映迟钝技术低能2）Media 环境产品使用状态下的环境情况分析载荷状态变化载荷大小变化载荷方向变化环境周围温度导致失效周围湿度周围尘埃腐蚀介质3）Machine 设备情况分析分析材料的选择结构设计加工制造水平造成失效安装水平运输保护措施4）Management 管理情况分析作业程序保护措施管理辅助工作造成失效使用工具维护保养3.3 系统工程的分析思路及方法▪ 1. 复杂系统▪除常规影响因素外▪还有人的因素和软件因素，用相关性及物理检测无法解决，必须采用系统工程来解决。

材料失效分析课程设计思路一、课程目标知识目标：1. 学生能理解材料失效的基本概念，掌握材料失效的主要类型及特点；2. 学生能掌握材料失效分析的基本方法，如断口分析、金相分析等；3. 学生能了解材料失效预防及延寿措施，提高材料的使用寿命。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，对实际工程中的材料失效案例进行分析，并提出解决方案；2. 学生能通过小组合作，进行材料失效实验，提高实验操作能力和团队协作能力；3. 学生能运用现代信息技术，收集、整理材料失效相关资料，提高信息处理能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习材料失效分析，增强对工程问题的责任感，培养严谨的科学态度；2. 学生在探讨材料失效案例中，学会尊重事实，敢于质疑，培养批判性思维；3. 学生通过了解材料失效对社会经济发展的影响，提高环保意识和可持续发展观念。

本课程针对高中年级学生，结合物理、化学等学科知识，以实际工程案例为载体，引导学生掌握材料失效分析的基本原理和方法。

课程注重理论与实践相结合，培养学生解决实际问题的能力。

同时，关注学生的情感态度价值观培养，使其在学习过程中形成正确的科学态度和价值观。

通过本课程的学习，为学生未来在材料科学、工程技术等领域的发展奠定基础。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 材料失效基本概念及类型- 失效定义及失效分析的意义；- 常见材料失效类型：断裂、腐蚀、磨损、疲劳等；- 各类失效特点及影响。

2. 材料失效分析方法- 断口分析：原理、方法及应用；- 金相分析：原理、方法及应用；- 其他失效分析方法：如光谱分析、电子探针等。

3. 材料失效预防及延寿措施- 材料选择与设计：依据工况选择合适材料，优化设计；- 表面处理技术：涂层、镀层、阳极氧化等；- 维护与监测：定期检查、预防性维护、在线监测等。

教学大纲安排如下：第1课时：导入及材料失效基本概念；第2课时：常见材料失效类型及特点；第3课时：断口分析与金相分析方法；第4课时：其他失效分析方法；第5课时：材料失效预防及延寿措施。

可靠性失效分析常见方法本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March可靠性失效分析常见思路失效分析在生产建设中极其重要，失效分析的限期往往要求很短，分析结论要正确无误，改进措施要切实可行。

1 失效分析思路的内涵失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线，是在思想中以机械失效的规律(即宏观表象特征和微观过程机理)为理论依据，把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环境统称为失效信息)分别加以考察，然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察，以获取的客观事实为证据，全面应用推理的方法，来判断失效事件的失效模式，并推断失效原因。

因此，失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应，自成思考体系，把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体，从而达到失效分析的根本目的。

在科学的分析思路指导下，才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的，即一果多因，常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效，涉及面广，任务艰巨，更需要正确的失效分析思路，以最小代价来获取较科学合理的分析结论。

总之，掌握并运用正确的分析思路，才可能对失效事件有本质的认识，减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性，大大提高工作的效率和质量。

因此，失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分，而且是失效分析的灵魂。

失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程，结果和原因具有双重性，因此，失效分析可以从原因入手，也可以从结果入手，也可以从失效的某个过程入手，如“顺藤摸瓜”，即以失效过程中间状态的现象为原因，推断过程进一步发展的结果，直至过程的终点结果“;顺藤找根”，即以失效过程中间状态的现象为结果，推断该过程退一步的原因，直至过程起始状态的直接原因“;顺瓜摸藤”，即从过程中的终点结果出发，不断由过程的结果推断其原因“顺;根摸藤”，即从过程起始状态的原因出发，不断由过程的原因推断其结果。

失效分析的流程
失效分析的流程主要包括以下步骤：
1. 故障现象记录：详细记录失效产品的故障表现、使用环境和条件，初步判断失效模式。

2. 样品收集与预处理：获取失效产品或部件样本，进行必要的保护和清洗，确保后续分析不受干扰。

3. 外观检查与非破坏性测试：通过肉眼观察、光学显微镜检查、X射线透视等手段，寻找外部可见的缺陷及内部结构异常。

4. 破坏性分析：采用金相分析、化学成分分析、断口分析等方法，深入探究失效机理。

5. 功能测试与模拟实验：对样品进行电气性能测试、力学性能测试，并根据需要设计加速老化、应力测试等模拟实验，重现失效过程。

6. 数据分析与结论得出：综合所有测试结果，分析失效原因，确定责任方，并提出改进措施或预防对策。

7. 报告编写与反馈：整理失效分析报告，将结论反馈给相关部门，指导产品质量改进和工艺优化。

机械结构的失效分析与改进随着工业的不断发展，机械结构的应用范围越来越广泛。

然而，由于不同工况和载荷的影响，机械结构的失效问题也随之而来。

本文将探讨机械结构的失效原因以及改进的方法，希望能够为相关领域的研究和工程实践提供一些思路和参考。

一、失效原因的分析机械结构的失效原因通常可以归纳为以下几个方面。

1.材料问题材料的选择直接影响了机械结构的强度和耐久性。

如果选用的材料强度不足或者存在质量问题，就容易导致机械结构的失效。

此外，材料的弹性模量、热膨胀系数等也会对结构的性能产生影响。

2.设计问题机械结构的设计不合理，如选用不适当的结构形式、尺寸设计不合理等都会导致失效。

此外，设计上考虑不周全或者存在疏漏也是常见的失效原因。

例如，机械结构在工作过程中由于受力分布不均匀而导致应力集中，进而导致疲劳破坏等。

3.制造问题制造过程中的技术问题也会导致机械结构的失效。

比如，焊接接头的质量不过关、加工精度不符合要求等，都可能导致强度不足或者结构失衡。

4.外界环境因素机械结构在使用过程中受到的环境因素也是导致失效的主要原因之一。

例如，腐蚀、震动、温度变化、湿度等都会直接或间接地对结构的性能产生影响。

二、改进方法的探索在机械结构失效的背后，我们需要深入分析失效原因的具体情况，并提出相应的改进方法，以提高机械结构的可靠性和工作效率。

1.材料选择与测试首先，我们应该仔细选择合适的材料，包括金属材料、聚合物材料等，以满足不同工况和载荷的要求。

随后，对材料进行必要的测试和分析，确保其质量和性能符合设计要求。

此外，注重材料的寿命和可维护性，以减少因材料老化而引起的失效。

2.优化设计通过合理设计，优化机械结构的形式和尺寸，减少应力集中区域，提高结构的强度和稳定性。

同时，考虑到工作条件的多样性，进行模拟分析和试验验证，确保设计方案的合理性和有效性。

3.改进制造工艺加强对制造过程的控制和管理，提高加工精度和质量稳定性。

特别是对于焊接接头等关键部位，应确保焊缝的质量和强度，避免因为制造问题导致的结构失效。

FMEA失效分析的思路与诊断FMEA（Failure Mode and Effects Analysis）是一种系统性的方法，用于识别和诊断潜在的失效模式及其可能的效应，以及识别和评估预防和控制措施。

以下是FMEA失效分析的思路与诊断的详细解释。

1.思路：1.1确定团队：组织一个多学科的团队，包括不同部门和领域的专家，以确保全面和多元的视角。

1.2确定目标：明确FMEA失效分析的目标，例如改进产品、流程或系统的可靠性，减少风险和成本，提高质量等。

1.3选择范围：确定需要进行失效分析的范围，例如特定产品、过程或系统。

1.4制定工作计划：制定一个详细的工作计划，包括分析的步骤、时间表和责任分配。

1.5收集相关信息：收集与失效模式、潜在原因和效应相关的信息，包括技术手册、过程文档、产品规范、历史数据、经验知识等。

1.6风险评估：对失效模式进行风险评估，根据其潜在的严重性、发生概率和检测能力来评估风险。

1.7制定改进计划：基于风险评估结果，制定改进计划，包括确定必要的预防和控制措施。

1.8实施改进计划：实施改进计划，并跟踪其有效性和成本效益。

2.诊断：2.1首先，对所关注的产品、过程或系统进行详细的分析和了解，包括其功能、工作原理和条件等。

通过对现有文档和资料的研究，了解其设计、制造和运营的过程。

2.2组织和明确失效模式和相关数据。

通过分析过程或系统的历史失效数据、用户反馈、事故报告等，确定可能的失效模式。

2.3评估潜在原因。

根据失效模式，确定可能的原因，这些原因可以是设计不良、工艺问题、操作错误、环境变化等。

2.4评估可能的效应。

根据失效模式和原因，评估可能的效应，包括安全风险、客户满意度、产品质量、生产效率等方面。

2.5量化和评估风险。

将潜在的失效模式、原因和效应进行定量评估，使用风险评估工具，如风险矩阵、风险指数等，确定风险的严重性、持续时间、概率等。

2.6制定预防和控制措施。

基于风险评估的结果，制定必要的预防和控制措施，包括改进设计、优化工艺、提高操作员培训等。

职业培训：失效分析知识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，它是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。

目录1.失效分析的基本概念 (1)1.1 (1).失效的分类 (2)1.2.失效的发展过程 (3)1.3.失效分析的实施步骤 (4)1.4.小结 (4)2.失效分析流程 (5)3.失效分析方法 (5)3.1.前述 (5)3.2.失效模式诊断 (6)3. 3.失效原因诊断 (8)4. 4.失效机理诊断 (8)4.各种材料失效分析检测方法 (9)4. 1.PCB/PCBA失效分析 (9)4. 2.电子元器件失效分析 (10)5. 3.金属材料失效分析 (11)5.4.高分子材料失效分析 (12)4.5.复合材料失效分析 (13)4.6.涂层/镀层失效分析 (14)1.1.分析的基本概念一般的，狭义上的失效指的是机电产品丧失功能的现象，而失效分析则是分析诊断失效的模式、原因和机理，研究采取补救预测和预防措施的技术活动和管理活动，同时，与之相关的理论、技术和方法相交叉的综合学科则称之为失效学。

1.2.1.3.失效的分类我们常说的失效从失效模式和失效机理上来说，一般按下述方法进行分类：1、断裂失效：断裂失效常分为韧性断裂和脆性断裂两类，而脆性断裂又分为低温脆性断裂、辐射脆化断裂、氢损伤（氢脆）、应力腐蚀、液态金属脆化、液体侵蚀损伤、高温应力断裂（即蠕变断裂）、疲劳断裂这几种。

2、非断裂失效：基本分为磨损失效、腐蚀失效、变形失效几种，磨损失效一般包含磨粒磨损、粘着磨损两种，腐蚀失效分为氧化腐蚀和电化学腐蚀两种，变形时效分为弹性变形和塑性变形失效两种。

3、复合失效机理，顾名思义就是多种失效机理综合作用而成导致的失效，例如低周疲劳导致的断裂即是韧性断裂和疲劳断裂两种机理复合作用而成的，再如机件受高温应力+电化学腐蚀复合作用下，会出现烧蚀热蚀的失效现象等等。

MADE IN 3071.失效：各类机电产品的机械零部件、微电子元件和仪器仪表等以及各种金属及其它材料形成的构建都具有一定的功能，承担各种各样的工作任务，如承受载荷、传递能量、完成某种规定的动作等。

当这些零件失去了它应有的功能是，称为失效。

2.零件时效的三种情况：（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，部分失去功能，虽能工作，当不能完成规定功能。

（3）零件能工作，也能完成规定功能，但继续使用时不能确保安全可靠性。

3.失效分析的任务：找出失效的模式和原因，找出纠正和预防失效的措施。

4.失效分析的分类：按失效分析工作进行的时序和主要目的，可分为事前分析、事中分析、事后分析。

5.失效分析的意义：（一）失效分析的社会经济效益（1）失效将造成巨大的经济损失（2）质量恶劣、寿命短导致重大经济损失（3）提高设备运行和使用的安全性（二）失效分析有助于提高管理水平和促进产品质量提高（三）失效分析有助于分清责任和保护用户利益（四）失效分析是修订产品技术规范及标准的依据（五）失效分析对材料科学与工程的促进作用，主要包括（1）材料强度与断裂（2）材料开发与工程应用。

6.机械零件失效形式按产品失效的形态进行分类为过量变形、断裂及表面损伤。

一般情况，也习惯的将工程结构件的失效分为断裂、磨损与腐蚀三大类。

7.失效的来源：（1）设计的问题（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8.影响应力集中与断裂失效的因素：（1）材料力学性能的影响（2）零件几何形状的影响（3）零件应力状态的影响（4）加工缺陷的影响（5）装配、检验生产缺陷的影响。

9.降低应力集中的措施：（一）从强化材料方面降低应力集中的作用（1）表面热处理强化（2）薄壳淬火（3）喷丸强化（4）滚压强化（二）从设计方面降低应力集中系数（1）变截面部位的过渡（2）根据零件的受力方向和位置选择适当的开孔部位（3）在应力集中区附近的低应力部位增开缺口和圆孔。