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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。
失效分析方案一、引言失效分析是指通过对失效部件或系统的实物、历史数据、现场情况等进行研究和分析，找出失效原因和规律，以制定相应的解决方案。
失效分析在工程技术和产品开发中起着重要的作用，能够帮助我们定位问题、改进设计和提高可靠性。
本文将针对失效分析的具体步骤和相关工具进行详细介绍。
二、失效分析步骤失效分析一般包括以下几个步骤：2.1 收集信息在进行失效分析之前，需要收集相关信息，包括失效部件或系统的历史数据、技术规格、工作环境等。
这些信息对于分析失效原因和制定解决方案非常重要。
可以通过调查问卷、现场观察和采集资料等方式获取所需信息。
2.2 确定失效目标失效目标是指要分析的失效部件或系统。
根据收集到的信息，确定需要进行失效分析的具体对象。
例如，如果是对某个机械零部件的失效进行分析，则失效目标可以是这个零部件的某个具体型号或批次。
2.3 进行失效模式分析失效模式分析是寻找失效原因的重要方法。
通过对失效部件或系统的实物进行观察和测试，确定其失效模式。
失效模式可能是由于材料疲劳、设计缺陷、制造问题等引起。
通过分析失效模式，可以初步判断可能的失效原因。
2.4 进行实验和测试为了进一步验证失效模式和找出具体的失效原因，需要进行实验和测试。
可以通过对失效部件进行实验加载、材料结构分析、金相测试等方式，找出可能的失效原因。
同时，还需要记录实验和测试过程中的数据和观察结果，为后续的分析提供依据。
2.5 分析失效原因在收集到足够的信息和实验数据后，可以进行失效原因分析。
根据实际情况，可以采用多种方法进行分析，如质量分析、故障树分析、因果分析等。
通过分析失效原因，找出导致失效的根本原因，并制定相应的解决方案。
2.6 制定解决方案最后，根据对失效原因的分析，制定解决方案。
解决方案应该针对具体的失效原因，从材料、设计、制造等方面进行改进或优化。
制定解决方案时应注意可行性和经济性，并进行风险评估。
同时，还需要考虑后续的执行和跟踪，确保解决方案的有效性。
塑料按钮外框失效分析（需对客户的信息及样品保密，此案例只体现部分信息）项目背景委托方样品为某公共设备的按钮，该样品为委托方客诉样品，其客诉为按钮件外框断裂，其不良率约为5%，需要我司对某型号按钮外框断裂进行失效分析。
主要测试项目外观检查；断口分析；FTIR分析；DSC分析；TGA分析；GPC分析。
（以下仅介绍部分测试）1、外观检查如图所示，NG样品塑料外框断裂，其断裂均位于样品外框结构图中ABS塑料材料处，图中所示样品塑料外框断裂程度不一；OK样品完整，在塑料外框处未发现明显的断裂；通过对NG及OK样品图片对比可知，OK样品应为半成品，其正上方不含金属组件等部分。
2、断口分析断裂位置位于卡扣两边R角，裂纹源位于卡扣R角内壁表面，R角属于易应力集中位置；断口表面清晰可见镜面区、背扩纹、放射区、粗糙区，镜面区面积较小，背扩纹间距大，裂纹扩展过程镜面区与背扩纹交错出现，属于大应力低周期疲劳断口。
综合NG与OK样品EDS分析可知，其元素成分一致均为C、O元素，且元素比例基本一致未见明显异常。
3、FTIR分析如图所示，塑料粒、OK样品、NG样品及NG样品-断口位置有机主成分一致，均为(苯乙烯-丙烯腈-丁二烯)共聚物（ABS），NG样品断口处取样亦未发现明显的外来污染成分。
总结从样品外观检查可知，NG样品塑料外框断裂，其断裂均位于样品外框结构图中ABS 塑料材料处，其塑料外框断裂程度不一；OK样品外观完整，在塑料外框处未发现明显的断裂；从断口分析可知，样品断裂位置位于卡扣两边R角，裂纹源位于卡扣R角内壁表面，R 角属于易应力集中位置；断口表面清晰可见镜面区、背扩纹、放射区、粗糙区，镜面区面积较小，背扩纹间距大，裂纹扩展过程镜面区与背扩纹交错出现，属于大应力低周期疲劳断口。
对于材料方面分析，失效样品与正常样品主成分一致，均为(苯乙烯-丙烯腈-丁二烯)共聚物（ABS），其元素成分一致均为C、O元素，对于其断口位置亦未发现明显的外来污染成分及元素，说明其失效并非主要与其主成分差异及外来污染有关；对于材料热分析，其失效样品与正常样品玻璃化转变温度及组分含量基本一致，对比其测试曲线可知，其曲线变化基本一致，说明其成型工艺热历史及热稳定性无明显差异，其亦非是断裂失效的主要成因；对于材料降解方面，失效样品及正常样品数均及重均分子量基本一致，说明其材料未发生明显降解。
失效分析方法在工程领域中，失效分析是一个非常重要的工作，它能够帮助工程师们找出产品或系统的故障原因，并采取相应的措施进行修复和改进。
失效分析方法的选择和应用对于工程实践具有重要的指导作用，下面将介绍一些常用的失效分析方法。
首先，失效模式与效应分析（FMEA）是一种常用的失效分析方法。
它通过识别系统、产品或过程中可能出现的失效模式，评估这些失效模式对系统性能的影响程度，以及确定可能导致这些失效模式的原因，从而帮助工程师们制定有效的预防和纠正措施。
FMEA方法可以帮助工程师们在设计阶段就发现潜在的问题，并加以解决，从而提高产品的可靠性。
其次，故障树分析（FTA）也是一种常用的失效分析方法。
它通过构建故障树，分析系统中各种可能的故障事件之间的逻辑关系，找出可能导致系统失效的基本事件，从而帮助工程师们识别系统的薄弱环节，加强系统的可靠性设计。
故障树分析方法可以帮助工程师们从整体上把握系统的失效机理，有助于制定系统级的改进措施。
此外，故障模式与影响分析（FMECA）也是一种常用的失效分析方法。
它是在FMEA的基础上发展起来的，主要是通过对失效模式的严重性、频率和可探测性进行定量分析，从而帮助工程师们确定优先处理的失效模式，并制定相应的改进措施。
FMECA方法可以帮助工程师们更加精细地分析系统的失效特性，有助于提高系统的可靠性和可维护性。
最后，故障树分析（FTA）也是一种常用的失效分析方法。
它通过构建故障树，分析系统中各种可能的故障事件之间的逻辑关系，找出可能导致系统失效的基本事件，从而帮助工程师们识别系统的薄弱环节，加强系统的可靠性设计。
故障树分析方法可以帮助工程师们从整体上把握系统的失效机理，有助于制定系统级的改进措施。
综上所述，失效分析是工程领域中非常重要的工作，选择和应用合适的失效分析方法对于提高产品和系统的可靠性具有重要意义。
工程师们在实际工作中应根据具体情况选择合适的失效分析方法，并结合实际情况进行灵活应用，以确保失效分析工作的准确性和有效性。
失效分析1. 简介失效分析是一种通过分析故障、问题或失效现象的产生原因，以及找出解决方案的过程。
在各个领域中，失效分析都扮演着重要的角色，例如工程、生产、质量控制等。
通过深入分析失效的根本原因，可以采取相应的措施来防止或最小化类似问题的发生。
2. 失效分析的步骤失效分析通常包括以下几个步骤：2.1 定义失效首先，需要明确失效是指什么。
失效可以是设备损坏、系统崩溃、产品质量下降等。
明确失效的定义有助于准确地分析失效的原因。
2.2 收集数据收集与失效有关的数据是失效分析的重要步骤。
可以从多个渠道收集数据，例如实验记录、监测数据、用户反馈等。
越多的数据可以提供越多的线索，有助于找出失效的原因。
2.3 制定假设根据数据分析的结果，制定可能的假设。
假设可以是设备部件故障、材料质量问题、设计缺陷等。
制定假设有助于后续的实验和测试。
2.4 实验和测试根据制定的假设，进行实验和测试来验证假设的准确性。
实验和测试可以采取多种方式，例如观察现象、模拟实验、实际操作等。
实验和测试的结果可以提供重要的线索来揭示失效的原因。
2.5 分析结果分析实验和测试的结果，根据数据来判断失效的根本原因。
分析结果需要进行逻辑推理和综合判断，尽可能地排除其他无关因素，确保结果的准确性。
2.6 提出解决方案根据失效分析的结果，提出解决方案来解决失效问题。
解决方案可以包括更换故障部件、改进材料质量、修改设计等。
解决方案应该能够解决失效问题，并预防类似问题的再次发生。
3. 失效分析的工具和方法失效分析可以利用多种工具和方法来辅助分析。
以下是一些常用的工具和方法：3.1 五为法五为法是一种常用的故障分析方法，它通过观察和思考，逐步深入发现问题的根本原因。
五为法的五个为分别是：什么原因、为什么原因、为何出现这种原因、为何会出现这种问题、为什么这个问题会存在。
3.2 5W1H法5W1H法是一种快速定位问题的方法，它通过回答问题的六个要素（What，Why，When，Where，Who，How），来帮助分析问题的具体情况和原因。
失效分析方法失效分析是一种通过分析和检测产品或系统失效原因的方法，它可以帮助我们找出产品或系统存在的问题，并采取相应的措施来改进和解决这些问题。
在工程领域，失效分析方法被广泛应用于各种产品和系统的设计、制造和运行过程中。
本文将介绍几种常见的失效分析方法，以及它们在工程实践中的应用。
首先，我们来介绍一种常见的失效分析方法——故障树分析。
故障树分析是一种用于分析系统失效原因的定性方法，它通过构建故障树来描述系统的失效逻辑关系，从而找出系统失效的根本原因。
在进行故障树分析时，我们首先需要确定系统的顶事件，然后通过逻辑门的组合来描述系统各个部件之间的关系，最终找出导致系统失效的基本事件。
故障树分析方法可以帮助工程师全面地了解系统的失效原因，并提出相应的改进措施。
其次，我们介绍另一种常见的失效分析方法——故障模式和效应分析。
故障模式和效应分析是一种用于分析产品或系统失效模式和效应的定性方法，它通过识别产品或系统的各种失效模式，并分析这些失效模式对系统性能和安全性的影响，从而找出系统存在的问题。
在进行故障模式和效应分析时，我们需要对系统进行全面的分析，识别系统的各种失效模式，并评估这些失效模式可能对系统造成的影响，最终找出系统的薄弱环节，并提出改进建议。
此外，我们还介绍一种常见的失效分析方法——故障树分析。
故障树分析是一种用于分析系统失效原因的定性方法，它通过构建故障树来描述系统的失效逻辑关系，从而找出系统失效的根本原因。
在进行故障树分析时，我们首先需要确定系统的顶事件，然后通过逻辑门的组合来描述系统各个部件之间的关系，最终找出导致系统失效的基本事件。
故障树分析方法可以帮助工程师全面地了解系统的失效原因，并提出相应的改进措施。
综上所述，失效分析方法在工程实践中具有重要的意义，它可以帮助工程师全面地了解产品或系统存在的问题，并提出相应的改进措施。
通过合理地运用失效分析方法，我们可以提高产品或系统的可靠性和安全性，从而更好地满足用户的需求。
失效分析概要失效分析培训班用2007年11月前言江苏省机械研究所于2007年12月举办一个三天半的失效分析培训班，本教材即为该培训班而准备的,本教材由东南大学材料科学与工程学院孔宪中编写，部分文字内容参考金属所的金属断裂失效分析一书。
我们知道，进行失效分析,是1，找出事故原因，分清责任所属,依法进行索赔，挽回经济损失。
2，找出经验教训，避免同类事故,改进制造水平，定立新的工艺。
3，提供有关资料，促进法治建设，减少资金浪费，加快建设速度。
4，产生新型学科，提升科技水平,增强国家实力，节约资源成本这四方面所必需的，这次失效分析培训班主要介绍如何进行失效分析，大致内容有1．失效分析的几种分析思路:按：根据失效分类的分析思路根据设备或部件工作状况的分析思路根据制造工艺和部件类别的分析思路2．失效分析的分析程序1),现场调查2），观察,检测和检验3），分析及验证，作分析结论，4），提出报告，建议,及回访3．失效分析程序的实施1）设计分析程序和实施步骤2）失效部件的直观检验过程3）断裂源的确定4）断裂机制的确定,5）取样及编号6）检测和检验7）信息的纵综合，归纳，分析，得出初步结论8）结论的验证，写出报告，提出建议，4，常用的失效分析技术1）金属的显微断口分析2)金属及部件的疲劳失效分析3）腐蚀疲劳失效分析及应力腐蚀失效分析4）氢脆失效分析5）高温失效分析6)焊接失效分析5．常见部件的失效分析案例1）轮类用齿轮,叶轮，螺杆，轮箍各选一例2）轴类用曲轴，摇杆轴，前轴，连杆各选一例3）管道类用管道,导管方面选二例4）基础件类用轴承，弹簧，模具方面选三例通过培训班学习,使参加者获得一定的失效分析素养，能具备一定的失效分析能力，有一定程度的失效分析技术，接触一定数量的失效分析案例,便于开展失效分析工作。
一失效的定义凡机械设备或装置零件，只要不再能满足设计规定的功能者，统称“失效”。
一般有三种情况：即1，产生损害，不能继续使用.2，具备产生损害的危险，不能继续使用。
位标器外框架失效分析范东林，吕先听，王新平，段晓飞（中国人民解放军第五七一五工厂，河南洛阳471000）摘要：对位标器外框架进行成分分析、金相组织分析、力学测试以及断口失效分析，确认外框架材质为ZL102，未经变质处理，存在孔洞组织缺陷，力学性能较差，且推杆连接平面与固定转轴凸台交叉处尺寸差异性较大,无明显圆角过渡；在进行随机振动时，断裂处有应力集中现象。
通过失效分析和试验测试，外框架断裂与尺寸差异性、制造方法等相关，较大的振动量级诱发了疲劳断裂。
关键词：外框架；断裂；失效；疲劳；振动中图分类号:TH 12文献标志码:A文章编号：1002-2333（2019）05-0063-04Failure Analysis on Outer Frame of a SeekerFAN Donglin,LYU Xianting,WANG Xinping,DUAN Xiaofei（Chinese People ’S Liberation Army No.5715Factory,Luoyang 471000,China ）Abstract 院By analysis of composition,microstructure,mechanical test and fracture failure analysis,this paper determinesthat the outer frame material is ZL102,and there is no pore modification,there is a hole structure defect,the mechanical property is poor,and the size difference between the push rod connection plane and the fixed rotating shaft boss is large,and there is no obvious rounded transition.When random vibration is performed,there is stress concentration at the fracture.Through failure analysis and experimental testing,the external frame fracture is related to the size difference,the manufacturing method,and the large vibration magnitude induces fatigue fracture.Keywords:outer frame;fracture;failure;fatigue;vibration0引言位标器外框架是光学坐标仪的组成部分，基本构成如图1所示。
光学坐标仪分为外框架和内框架，外框架通过轴承安装在位标器支架上，可以在Y 轴方向上旋转，内框架通过轴承安装在外框架上，可以在Z 轴方向上旋转，内框架上安装光学组件和探测器等成像装置。
光学坐标仪未安装力矩电动机，通过2对连杆与后面的陀螺坐标仪相连，陀螺坐标仪的运动映射到光学坐标上，共同完成目标指示和目标跟踪。
某型进口产品进行多余物检查时，听到位标器内部有多余物声响，对位标器进行分解，拆下整流罩后目视发现位标器外框架出现断裂现象（多余物声响为外框架断裂脱落金属碎屑产生）。
从图中可以看出，外框架1-2端、3-4端处壁厚变化处为直角，未见明显倒角和圆角，受力时存在应力集中现象。
经测绘，发现外框架1-2端、3-4端处壁厚尺寸存在较大的差异，分布范围在1.5~3.5mm 之间，断裂的外框架壁厚尺寸在2.2mm 及以下。
1失效分析1.1宏观检查断裂的外框架形貌见图3，发现一处断裂，断裂位置如图3中箭头2#-1所指位置，断裂面上有一个穿轴的孔，见图3箭头处。
在另一侧轴孔处发现有裂纹，见图3中2#-2箭头所指的位置。
1.2成分分析使用ICP-OES 对断裂外框架试样进行化学成分定量分析，参照GB/T 1173-2013铸造铝合金，可知外框架材质为ZL102（见表1），该种铝合金相当于俄罗斯的A Л2铝合金[1]。
1.3金相组织分析观察外框架金相组织，为α固溶体+粗大灰色条片状共晶硅+块状和颗粒状初晶硅+骨骼状AlFeMnSi 相+少量针状硅晶体。
属于铸态、未变质组织，如图4所示。
进一步观察从图5可以发现外框架微观组织中存在孔洞缺陷外内框轴24132#-12#-2中缩孔尺寸达到μm，气孔尺寸到203μm。
力学性能测试受外框架尺寸结构限制，力学能只能测到抗拉度。
从表2可以看试样抗拉强度动较大，平均值93MPa。
断口分析将3个试样放于扫描电镜下观，1#试样大部分磨损严重，见6，仅在少量区域现有疲劳断裂特，图7为表面疲劳特征。
2#断口貌见图8，表面摩痕迹也较为严，图中左上角的置有一处保留较完好，可观察到清晰的疲劳辉纹，见图9。
3#试样在振动实验时未发生断裂，但已产生疲劳裂纹，见图10上部箭头所指的区域，疲劳扩展区约占壁厚的1/3，图11是其疲下部为后期外力打断区，呈沿晶脆性断裂特征。
以上三个试样从疲劳辉纹的走向分析，疲劳裂纹的扩展方向均为径向。
1.6断裂处金相组织试样断口金相组织如图12所示，裂纹沿着共晶硅离子与α-Al截面扩展，且裂纹扩展路径中存在铸造缺陷。
断2讨论通过以上分析可以得出：1）外框架的材料牌号为ZL102，与俄罗斯牌号AЛ2相当；2）分析3个试验样件的组织状态，1#、2#、3#三个外框架均是未进行变质处理的铸态组织；3）试样存在铸造组织缺陷，内部孔洞容易产生应力集中，萌生裂纹，若孔洞尺寸较大，则疲劳断裂可直接跳过裂纹萌生阶段，大大减少外框架疲劳寿命；4）外框架断裂位置均在推杆连接平面与固定转轴凸台交叉处，试验样件断裂部位的厚度不一致，拐角处无R角圆滑过渡，容易造成应力集中[2]。
外框架的断裂失效机理是疲劳断裂，疲劳裂纹的扩展方向为径向。
综上，外框架失效为疲劳断裂，是由于材料未进行变质处理、存在铸造组织缺陷、断裂处壁厚尺寸差异较大以及过渡R角设计不合理等因素所致。
3断裂环境应力分析[3-5]3.1振动方式对比为进行环境应力筛选试验，需对某型产品进行振动表1外框架成分质量分数%检测元Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Al实测数10.33000.28600.00720.05670.02800.01500.0148基体ZL10210.0~≤0.7≤0.3≤0.5≤0.1≤0.1≤0.2基体表2外框架抗拉强度MPa1#2#3#平均值971018193试验，设计的振动试验夹具与滑台安装如图13所示。
在进行振动试验时，某产品与振动夹具连接的方式有两种：1）1~4号夹环四点夹持，旨在改善细长杆件振动的传递性，其结果发生了一定比例外框架的断裂；2）2、3号夹环两点夹持，外框架响应大幅降低。
通过对振动夹具1~4号夹环进行响应分析，2、3号夹环主振方向响应相对较小，高量级响应主要集中在中高频段；1、4号夹环正交方向响应也相对较小。
分别采用2、3号夹环和1~4号夹环连接某产品进行振动试验，同时在外框架上布置加速度传感器，以对采集到的加速度功率谱密度进行分析。
从图14、图15可以看出，采用2、3号夹环相对1~4号夹环进行联合调试振动，在外框架采集到的振动加速度均方根值分别为13.06g、6.03g。
采用2、3号夹环连接方式中高频段响应量级也得到大幅降低，在低频段也得到很大程度改善，加速度均方根值相比1~4号夹环连接方式，减小50%以上。
3.2振动夹具传递性测试将振动夹具连接到振动台上，在4个下夹环处安装加速度计，在1~4号下夹环处测得的主振动加速度均方根值分别为：10.5g、8.1g、7.6g、12g，其中1、4号夹环处响应如图16、图17所示。
可以看出，1、4号夹环处在300~350Hz频率之间存在较大量级振动，可能造成外框架的损伤。
3.3寿命仿真分析由于外框架的材料为ZL102（未变质处理），查询相关资料，参照姚启航所做的铝合金试验数据，对铝材的随机振动疲劳试验数据设定S-N曲线，材料疲劳极限：S f=35 MPa（对应8×105次循环），利用Nastran进行仿真分析，利用1~4号夹环夹持进行振动试验，其寿命与对应壁厚之间关系如表3所示。
按照现行振动工艺规定的振动方法，在Y、Z向各振动5min后，2mm及以下壁厚的外框架极有可能产生裂纹甚至断裂。
3.4小结采用四夹环连接方式进行振动，主要目的为了提高细长杆类试件振动时的刚性，而出现试件随机振动失效，与振动夹具的结构、动态响应直接相关。
由图13可以看出，夹具与振动台的滑台连接位于振动夹具的底板中部2/3范围内，两端处于悬空状态，虽然对两侧板与底板进行了加强连接，但仍造成了夹具刚度的下降，尤其两端相对变形过大，传递性均匀性很差，而外框架安装时转轴与振动方向夹角为45°，主振方向、正交方向在外框架断裂方向均有加速度（随机应力）分量。
在随机振动条件下，各个频率点都有能量输入，尤其在各共振频水平滑台0.90.80.70.60.50.40.30.20.60.50.4 0.3 0.2 0.1表3振动寿命与外框架壁厚关系壁厚尺寸/mm 3.0 2.5 2.0 1.5仿真寿命/min602685（下转第68页）率点（300~350Hz附近）外框架受到的动应力更大，当损伤累积到一定程度后，表现为结构的疲劳断裂，即振动夹具传递的“过振动”引起了结构件的疲劳破坏。
4结论位标器外框架为铸铝ZL102材质，未经变质处理，存在组织缺陷，且结构上在振动时有直角应力集中现象。
通过失效分析和试验验证，外框架断裂的直接原因是疲劳断裂。
外框架结构差异（主要是断裂处厚度差异）性、制造方法和试验时较大的振动量级（由控制方式和振动夹具固定方式引起）等的共同作用，造成外框架的疲劳断裂，并形成外框架不同的使用寿命。
［参考文献］[1]干勇,徐滨士.中国材料工程大典[M].北京:化学工业出版社,2005.[2]徐灏.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2000.[3]吴瑞轩.振动夹具的测试方法研究[J].装备环境工程,2010,7(6):252-255.[4]傅志方,华宏星.模态分析理论与应用[M].上海:上海交通大学出版社,2000.[5]李德葆,陆秋海.工程振动试验分析[M].北京:清华大学出版社,2004:9.[6]李继军.基于振动能量的设备寿命预测方法研究[D].郑州:郑州大学,2015.[7]王洪亮,张瑞宏,王明友,等.基于NXNASTRAN的旋耕刀轴结构与疲劳分析[J].中国农机化学报,2013(3):78-83.（责任编辑邵明涛）作者简介:范东林(1975—），男，工学硕士，高级工程师，主要从事机械设计与CAE工作。
