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失效分析方法

作者:如影隨風 時間:2022-10-27 來源:互聯網

產品發生失效后,一旦達到不可接受的程度,就要開展失效分析。什么是不可接受的程度?兩個標準,一是產品失效的后果很嚴重,比如產品失效直接造成人身安全、重大財產損、嚴重環境污染等重大事故,不用說必須要進行失效分析,查明原因,明確責任,針對原因進行改進;二是產品失效的數量比較多,影響了企業利潤,對那些多發的失效就要開展失效分析,查明原因,進行改進。所以失效分析其實是一個從失效模式到失效原因再到失效機理的診斷過程。

失效分析方法的熟練運用高度依賴特定領域知識,如電子產品依賴電子學知識、機械產品依賴機械學知識。如果與醫學進行類比的話,失效分析方法的細分可以類似于醫院按照疾病種類劃分科室的情況,比如內科(疾病)、外科(疾病)、腫瘤科等等。失效分析的機構相當于醫院,失效分析的專家相當于醫生。想要治好病(失效),必須先根據病癥(失效模式)查明病因(失效原因),再弄清病理(失效機理),才能對癥下藥(設計、工藝、使用、維修等方面的改進)。

失效分析或失效診斷既依賴各專業學科領域的知識積累,更依賴失效分析機構、失效分析專家的經驗積累。如果在一家各方面條件都非常優秀的失效分析機構里,長期從事某一領域的失效分析工作,熬成專家,那就是這個領域失效分析的牛人了,牛人再進階,就是神人了。這種情景與“在*好的醫院、*好的科室成為*好的醫生”是相通的。

雖然失效分析主要靠領域知識、領域機構和領域專家,但其也具有共性的方法論基礎。

鐘群鵬院士在《機電裝備失效分析預測預防進展——失效學體系的形成和發展》一文中,以機電裝備失效為例,說明了失效分析從失效模式診斷到失效原因診斷再到失效機理診斷主的逐層深入的鏈條關系,試圖給出失效分析的共性方法論。嗯,鐘群鵬院士就是機械裝備失效分析的神人。

1.失效模式診斷

失效模式是指失效的表現形式,一般可理解為失效的類型。失效模式診斷是失效分析中首當其沖的重要問題,它對整個失效分析和預防決策來說,具有“定向”的作用。失效模式常可分為一級失效模式、二級失效模式、三級失效模式等。

以機械裝備的斷裂失效和非斷裂失效為例,逐層展開,介紹了不同種類失效的三級失效模式。表1僅僅是示意,實際情形要復雜的多。

失效模式的診斷一般要求診斷到二級失效模式,甚至要求診斷到三級失效模式。一般情況下,二、三級的失效模式的診斷比一級失效模式的診斷要難得多,但它們對失效原因的診斷以及失效機理的診斷是不可缺少的。

特別需要指出的是,不同的失效模式,進行失效診斷的依據并不相同,如開展斷裂失效模式診斷的依據有:

(1)失效殘骸 根據殘骸的軌跡、斷口的宏觀性質、斷口的變形順序等**尋找破壞件(肇事件),然后對**破壞件的斷口性質、裂紋走向、變形情況、痕跡來源、力學性能、顯微組織、工藝過程、熱處理狀態等進行單項和綜合的分析,對失效模式進行判斷。

(2)應力分析 包括應力的來源、性質和大小的估算,特別是對**破壞件的結構和受力的分析和估算、工況和環境分析,并與斷口的定性和定量分析相對照,以及與仍在服役件的調查相結合進行綜合分析,對失效模式進行判斷。

(3)失效模擬 對主要的失效模式和主要的控制或影響參量在實驗室或現場進行模擬試驗,并對模擬失效的斷口與實際(肇事件)斷口進行對比分析,對其失效模式進行判斷。

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