第一章 失效及失效分析的概念.ppt

第一章 失效及失效分析的概念
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本章内容摘要
失效及失效分析的定义;
失效分析的意义和重要性;
机械产品失效的分类;
失效分析的工作内容;
失效分析与其他学科、技术间的关系。
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前言
失效(Failure)与失效分析( Failure Analgsis):
是一门涉及面广、实用性强的实用基础技术。
随着科学技术日益进步,工程失效事件不断发生,失效分析技术也不断发展,使用的手段也不断完善,人们对失效的认识也越来越丰富、充实,工程界已将它列为一门学科即机械失效学(失效学)。
机械失效学:研究机械产品(装备)的失效理论、失效诊断技术和失效预测预防方法及其应用一门学科。
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失效学:是一门边缘交叉的、综合的新兴学科,它与多种学科、技术相关,与基础学科相结合,形成不少边缘学科。
如:失效学+ 物理学--→失效物理学;
失效学+ 力学-- →失效力学(损伤力学);
失效学+ 数学--→可靠性数学等。
失效分析:是一门跨学科的综合性技术,它涉及的知识广泛,与许多应用学科和技术密切联系;
它是以机械产品为对象,故也称为:机械产品的失效分析。
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机械产品(机械零件、设备、装置)的失效分析,在工业生产和工程建设中具有重要的实用价值。
机械产品由于在材料选用、设计、制造、使用、维修及人为操作等原因常发生失效,轻则须更换零件、重则导致严重事故,造成人员伤亡和经济上重大损失。历史上曾有如:
列车因车轴、车轮的断裂而出轨或倾覆;
大型轮船因船体断裂而沉没;
大型压力容器、锅炉的爆炸;
大型电站转子的飞裂;桥梁的断裂;
飞机因发动机、机翼等零件的失效而坠毁;
海洋石油钻井平台因立柱断裂而覆没。
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特别是:大量通用的、关键的、基础零、部件地大量早期失效,严重影响了机械产品的质量和寿命,因此需要有更多的人从事失效分析工作,重视和搞好产品的失效分析,这对提高机械产品的质量,将起深远的影响。
本选修课目的:普及失效分析的基础知识,提高材料技术人员的失效分析水平。通过学习
1. 了解失效分析的基本概念;
2. 掌握失效分析的思路与方法;
3. 熟悉典型机械产品失效的规律与特点;
为今后顺利地进行失效分析工作打下一定的基础。
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§1-1 失效及失效分析的定义意义和重要性
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一、失效及失效分析的定义
(Failure)
机械零件、设备、装备或系统-统称为机械产品。
任何机械产品都为完成某种规定的功能而设计的,也即各种机械产品都具有一定的功能。
如:轴类、弹簧等零件--传递力、能量或承受载荷等;
发电机--使热能或其他形式的能量转变为电能;
汽车--主要需安全、高速、低油耗、少污染、舒适等。
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一、失效及失效分析的定义
机械产品在服役中,因应力、时间、温度、介质和操作失误等因素的作用,常有失去其原有功能的现象。
机械产品丧失其规定的功能的现象--称为失效。
“失效”是一个技术名词,曾被称“事故”、“故障”等。
1980年12月,由中国机械工程学会机械产品失效分析委员会会议上正式统称为“失效”。
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失效的三种形式
国外资料失效的定义:即失效有以下三种情况。
1. 完全不能工作(完全丧失功能)
如:发动机中曲轴、连杆的断裂;涡轮机叶片突然断裂;
压力容器壳体开裂等;
2. 虽仍能工作,但不能完全规定的功能(功能衰退)
如:发动机气缸套、活塞环严重磨损,间隙增大,发动机功能降低。
3. 能工作和完成规定功能,但不能确保安全,应更换维修。
如:经长期高温运行的压力容器及其管道,内部组织发生变化,继续使用存在开裂危险;等。
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