失效分析基础知识VIP免费

2失效分析基础知识22.1.1失效的主要形式及其原因序号失效类型失效形式直接原因1过量变形失效a.扭曲（如花键）b.拉长（如紧固件）c.胀大超限（如液压活塞缸体）d.高低温下的蠕变（如动力机械）e.弹性元件发生永久变形由于在一定载荷条件下发生过量变形，零件失去应有功能不能正常使用。2断裂失效一次加载断裂（如拉伸、冲击、持久等）由于载荷或应力强度超过当时材料的承载能力而引起。环境介质引起的断裂（应力腐蚀、氢脆、液态金属脆化，辐照脆化和腐蚀疲劳等）由于环境介质、应力共同作用引起的低应力脆断。疲劳断裂：低周疲劳，高周疲劳。弯曲、扭转、接触、拉-拉、拉-压、复合载荷谱疲劳与热疲劳，高温疲劳等。由于周期（交变）作用力引起的低应力破坏。3表面损伤失效磨损：主要引起几何尺寸上的变化和表面损伤（发生在有相对运动的表面）。主要有粘着磨损和磨粒磨损。由于两物体接触表面在接触应力下有相对运动造成材料流失所引起的一种失效形式。腐蚀：氧化腐蚀和电化学腐蚀，冲蚀，气蚀，磨蚀等。局部腐蚀和均匀腐蚀。环境气氛的化学和电化学作用引起。2.1机械零件失效形式与来源2.1机械零件失效形式与来源32.1.1失效的主要形式及其原因断裂失效的分类失效分析工作者通常从致断原因（断裂机理或断裂模式）的角度出发将机械零件的断裂失效分为下述几种类型：（1）过载断裂失效；（2）疲劳断裂失效；（3）材料脆性断裂失效；（4）环境诱发断裂失效；（5）混合断裂失效。2.1机械零件失效形式与来源2.1机械零件失效形式与来源32.1.2失效的来源引起零件早期失效的原因是很多的，主要有以下几方面：1、设计与选材上的问题；2、加工、热处理或材质上的问题；3、装配上的问题；4、使用、操作和维护不当的问题。据调查统计，在失效的原因中，设计和制造加工方面的问题占56%以上。这是一个重要方面，在失效分析和设计制造中都应引起足够重视。2.1机械零件失效形式与来源2.1机械零件失效形式与来源32.1.2失效的来源1、设计问题（1）在高应力部位存在沟槽、机械缺口及圆角半径过小等；（2）应力计算方面的错误。对于结构比较复杂的零件，所承受的载荷性质、大小缺少足够的资料易引起计算方面的错误。（3）设计判据不正确。由于对产品的服役条件了解不够，设计判据的选用错误造成失效的事例也时有发生。2、材料选择上的缺点（1）选材的判据有误（2）材料中的缺陷2.1机械零件失效形式与来源2.1机械零件失效形式与来源32.1.2失效的来源3、加工制造及装配中存在的问题加工方法不正确，技术要求不合理及操作者失误也是引起设备过早失效的重要原因。热处理不当也是常见的失效原因之一。常见的有过热、回火不充分，加热速度过快及热处理方法选用不合理等。热处理过程中的氧化脱碳、变形开裂、晶粒粗大及材料的性能未达到规定要求等时有发生。酸洗及电镀时引起对材料的充氢而导致的氢致损伤也是常见的失效形式。不文明施工，不按要求安装等容易造成零件表面损伤或导致残余应力、附加应力等，都可以引起零件的早期失效。2.1机械零件失效形式与来源2.1机械零件失效形式与来源32.1.2失效的来源4、不合理的服役条件不合理的起动和停车、超速、过载服役、温度超过允许值、流速波动超出规定范围（过高或过低）以及异常介质的引入都可能成为设备过早失效的根源。2.1机械零件失效形式与来源2.1机械零件失效形式与来源42.2.1应力状态分析与强度理论（1）材料的失效形式和应力状态脆断剪断屈服（2）强度理论名称基本假设相当应力表达式强度条件应用范围第一强度理论（最大拉应力理论）最大拉应力是引起材料破坏的原因。极脆材料（淬火钢、铸铁、陶瓷等）。三向拉应力状态。第二强度理论（最大拉应变理论）最大拉应变是引起材料破坏的原因。压、扭联合作用下的脆性材料。第三强度理论（最大切应力理论）最大切应力是引起材料破坏的原因。同第四强度理论。第四强度理论（统计平均剪应力理论）最大剪应力无疑是材料屈服的主要原因，但其他斜面上的切应力也有影响，所以应用统计平均切应力。塑性材料（低碳钢、非淬硬中碳钢、退火球铁、铜、铝等）的单向或二向应力状态。任何材料在二向或三向压缩应力状态。莫...