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槐花村人

2010-08-07 10:55

機(jī)械產(chǎn)品失效分析的任務(wù)、方法及其展望

摘要：概述了失效與失效分析的概念，以及失效分析的意義、作用和任務(wù)；以防止失效為出發(fā)點(diǎn)，論述了失效分析的工作思路、程序和辯證方法；展望了失效分析的未來(lái)。

關(guān)鍵詞：失效分析；失效分析反饋；失效預(yù)測(cè)預(yù)防

美國(guó)《金屬手冊(cè)》認(rèn)為，機(jī)械產(chǎn)品的零件或部件處于下列三種狀態(tài)之一時(shí)，就可定義為失效:①當(dāng)它完全不能工作時(shí)；②仍然可以工作，但已不能令人滿意地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能時(shí)；③受到嚴(yán)重?fù)p傷不能可靠而安全地繼續(xù)使用，必須立即從產(chǎn)品或裝備拆下來(lái)進(jìn)行修理或更換時(shí)。

機(jī)械產(chǎn)品及零部件常見(jiàn)的失效類型包括變形失效、損傷失效和斷裂失效三大類。

機(jī)械產(chǎn)品及零部件的失效是一個(gè)由損傷(裂紋)萌生、擴(kuò)展(積累)直至破壞的發(fā)展過(guò)程。不同失效類型其發(fā)展過(guò)程不同，過(guò)程的各個(gè)階段發(fā)展速度也不相同。例如疲勞斷裂過(guò)程一般較長(zhǎng)，發(fā)展速度較慢，而解理斷裂失效過(guò)程則很短，速度很快，等等。

機(jī)械產(chǎn)品及零部件在整個(gè)使用壽命期內(nèi)失效發(fā)生的規(guī)律可用“壽命特性曲線”來(lái)說(shuō)明，即用失效率(λ)———單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的比率來(lái)描述失效的發(fā)展過(guò)程。那么在不進(jìn)行預(yù)防性維修的情況下，失效率(λ)與其工作時(shí)間(t)之間具有圖1所示的典型失效曲線，俗稱“浴盆曲線”。按照“浴盆曲線”的形狀，即按照機(jī)械產(chǎn)品使用的過(guò)程，可將失效分為三類。

(1)早期失效是在使用初期，由于設(shè)計(jì)和制造上的缺陷而誘發(fā)的失效。因?yàn)槭褂贸跗冢菀妆┞渡鲜鋈毕荻鴮?dǎo)致失效，因此失效率往往較高，但隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，其失效率則很快下降。假若在產(chǎn)品出廠前即進(jìn)行旨在剔除這類缺陷的過(guò)程，則在產(chǎn)品正式使用時(shí)，便可使失效率大體保持恒定值。

(2)隨機(jī)失效在理想的情況下，產(chǎn)品或裝備發(fā)生損傷或老化之前，應(yīng)是無(wú)“失效”的。但是由于環(huán)境的偶然變化、操作時(shí)的人為差錯(cuò)或者由于管理不善，仍可能產(chǎn)生隨機(jī)失效或稱偶然失效。偶然失效率是隨機(jī)分布的，其很低而且基本上是恒定的。這一時(shí)期是產(chǎn)品最佳工作時(shí)間。偶然失效率(λ)的倒數(shù)即為失效的平均時(shí)間。

(3)耗損失效又稱損傷累積失效。經(jīng)過(guò)隨機(jī)失效期后，產(chǎn)品中的零部件已到了壽命后期，于是失效開(kāi)始急劇增加，這種失效叫做耗損失效或損傷累積失效。如果在進(jìn)入耗損失效期之前進(jìn)行必要的預(yù)防維修，它的失效率仍可保持在隨機(jī)失效率附近，從而延長(zhǎng)產(chǎn)品的隨機(jī)失效期。

1 失效分析的意義與任務(wù)

1.1 失效分析及其意義

按一定的思路和方法判斷失效性質(zhì)、分析失效原因、研究失效事故處理方法和預(yù)防措施的技術(shù)活動(dòng)及管理活動(dòng)，統(tǒng)稱失效分析。

失效分析預(yù)測(cè)預(yù)防是使失敗轉(zhuǎn)化為成功的科學(xué)，是產(chǎn)品或裝備安全可靠運(yùn)行的保證，是提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑，是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的強(qiáng)有力杠桿，是許多重大法律、法規(guī)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定的依據(jù)。它著眼于整個(gè)失效的系統(tǒng)工程分析。其意義和作用在于:

(1)失效分析可減少和預(yù)防產(chǎn)品或裝備同類失效現(xiàn)象重復(fù)發(fā)生，從而減少經(jīng)濟(jì)損失或提高產(chǎn)品質(zhì)量。
(2)失效是產(chǎn)品質(zhì)量控制網(wǎng)發(fā)生偏差的反映，失效分析是可靠性工程的重要基礎(chǔ)技術(shù)工作，是產(chǎn)品全面質(zhì)量管理中的重要組成部分和關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。
(3)失效分析可為技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)改造、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步提供信息、方向、途徑和方法。
(4)失效分析可為裁決事故責(zé)任、偵破犯罪案例、開(kāi)展技術(shù)保險(xiǎn)業(yè)務(wù)、修改和制訂產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等提供可靠的科學(xué)技術(shù)依據(jù)。
(5)失效分析可為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行宏觀經(jīng)濟(jì)和技術(shù)決策提供重要的科學(xué)的信息來(lái)源。

1.2 失效分析的任務(wù)

失效分析預(yù)測(cè)預(yù)防的總?cè)蝿?wù)就是不斷降低產(chǎn)品或裝備的失效率，提高可靠性，防止重大失效事故的發(fā)生，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高速持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。從系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)來(lái)看，失效分析的具體任務(wù)可歸納為:①失效性質(zhì)的判斷；②失效原因的分析；③采取措施，提高材料或產(chǎn)品的失效抗力。