機(jī)械零件失效分析

第一章失效：產(chǎn)品喪失其規(guī)定功能的現(xiàn)象。常見失效形式：有變形、斷裂、損傷失效。失效分析：研究機(jī)械裝備的失效診斷、失效預(yù)測和失效預(yù)防的理論、技術(shù)、方法及其工程應(yīng)用的一門學(xué)科。（綜合性、實(shí)用性）引起失效的因素是復(fù)雜的，歸納為兩個(gè)方面：材料因素：內(nèi)因，包括材料品質(zhì)及加工工藝方面的各種因素；環(huán)境因素：外因，包括受載條件、時(shí)間、溫度及環(huán)境介質(zhì)等因素。產(chǎn)品的失效都是在材料或零件的強(qiáng)度（韌性）與應(yīng)力因素和環(huán)境條件不相適應(yīng)的條件下發(fā)生的。失效總是從產(chǎn)品對(duì)服役條件最不適應(yīng)的環(huán)節(jié)開始的，而且失效產(chǎn)品或零件的殘骸上必然會(huì)保留有失效過程的信息。產(chǎn)品的可靠度：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)滿意地完成規(guī)定功能的概率。四個(gè)含義：即功能、時(shí)間、使用條件和滿意地完成規(guī)定功能的概率。第二章按失效的宏觀特征作為一級(jí)失效形式分類，分為變形失效、斷裂失效和表面損傷失效。機(jī)械零件失效原因概述服役條件---受力狀況（載荷類型、載荷性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)）和環(huán)境（介質(zhì)和溫度）?！猰ax材料因素3.設(shè)計(jì)和工藝因素4.使用和維修軟性應(yīng)力狀態(tài)：a>1maxa越大，應(yīng)力狀態(tài)越軟，易引起塑性變形硬性應(yīng)力狀態(tài)：a<1?！猰axmaxa越小，應(yīng)力狀態(tài)越硬，易引起脆性斷裂

第三章P25+P69常見失效形式(11種)：過量彈性變形失效、屈服失效(塑性變形失效)、塑性斷裂失效脆性斷裂失效、疲勞斷裂失效、腐蝕失效、應(yīng)力腐蝕失效、氫脆失效、腐蝕疲勞失效、磨損失效、蠕變失效。第三章P25+P69脆性斷裂失效：構(gòu)件在斷裂前沒有發(fā)生或很少發(fā)生宏觀可見的塑性變形的斷裂形式。斷裂應(yīng)力低于材料屈服強(qiáng)度，因此稱為低應(yīng)力脆斷。工作條件：高速、高壓、高溫和低溫導(dǎo)致材料的服役條件越來越苛刻。低溫脆性斷裂主要發(fā)生于體心立方和密排六方金屬材料中，這些材料稱為低溫脆性材料，低碳鋼是其典型代表。脆性斷裂特征：斷裂部位在宏觀上幾乎看不出或者完全沒有塑性變形，碎塊斷口可以拼合復(fù)原。起裂部位常在變截面處即應(yīng)力集中部位，或者存在表面缺陷或內(nèi)部缺陷處。形成平斷口，斷口平面與主應(yīng)力方向垂直。斷口呈細(xì)瓷狀，較光亮，對(duì)著光線轉(zhuǎn)動(dòng)，可看到閃光刻面，無剪切唇。斷裂常發(fā)生于低溫條件下，或受沖擊載荷作用時(shí)。斷裂過程瞬間完成，無預(yù)兆金屬機(jī)件或構(gòu)件在變動(dòng)應(yīng)力和應(yīng)變長期作用下，由于累積損傷而引起的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞疲勞斷裂特點(diǎn)⑴疲勞斷裂是低應(yīng)力循環(huán)延時(shí)斷裂，即具有壽命的斷裂⑵疲勞斷裂是突然斷裂，即脆性斷裂。斷裂前沒有明顯的征兆，疲勞是一種潛在的突發(fā)性斷裂。⑶對(duì)缺陷(缺口、裂紋及組織缺陷)十分敏感。典型疲勞斷口具有三個(gè)形貌不同的區(qū)域：疲勞源、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)、瞬時(shí)斷裂區(qū)疲勞裂紋有貝紋線，貝紋線是以疲勞源為圓心的一簇同心圓?。婚g距不同，近源者密，遠(yuǎn)源者疏。貝紋線的寬窄不同。與過載程度、材質(zhì)有關(guān)，過載大、韌性差的線粗而不明顯。貝紋線和疲勞輝紋的區(qū)別：?形成原因不同貝紋線是交變應(yīng)力的頻率、幅度變化或載荷停歇等原因造成的。疲勞輝紋是一次交變應(yīng)力循環(huán)使裂紋尖端塑性鈍化形成的。?二者可以同時(shí)出現(xiàn)，也可以不同時(shí)出現(xiàn)有時(shí)在宏觀斷口上看不到貝紋線；在電子顯微鏡下也不一定看到疲勞輝紋。氫脆失效的類型及特征白點(diǎn)：又稱發(fā)裂，是由于鋼中存在的過量的氫造成的。氫蝕：如果氫與鋼中的碳發(fā)生反應(yīng)，生成如4氣體，也可以在鋼中形成高壓，并導(dǎo)致鋼材塑性降低，這種現(xiàn)象稱為氫蝕。氫化物致脆：在純鈦、a—鈦合金、帆、鋯、鈮及其合金中，氫易形成氫化物，使塑性、韌性降低，產(chǎn)生脆化。氫致延滯斷裂由于氫的作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)象稱為氫致延滯斷裂。這類氫脆是目前工程上所說的大多數(shù)氫脆。防止氫脆的措施環(huán)境因素，設(shè)法切斷氫進(jìn)入金屬內(nèi)的途徑力學(xué)因素，在機(jī)件設(shè)計(jì)和加工過程中應(yīng)避免各種產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的因素。材料因素，含碳量較低且硫、磷含量較少的鋼，氫脆敏感性低。鋼的強(qiáng)度等級(jí)越高，對(duì)氫脆越敏感。因此，對(duì)在含氫介質(zhì)中服役的高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度應(yīng)有所限制。磨損失效：由磨損導(dǎo)致的功能喪失。磨損：相互接觸并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體由于機(jī)械、物理和化學(xué)作用，物體表面形狀、尺寸或質(zhì)量發(fā)生變化的過程。分類：氧化磨損、咬合磨損、熱磨損、磨粒磨損、接觸磨損、微動(dòng)損傷。蠕變失效：金屬零件在應(yīng)力和高溫的長期作用下，緩慢產(chǎn)生永久變形而導(dǎo)致的失效。第四章P81故障樹是表示事件因果關(guān)系的樹狀邏輯圖故障樹分析（FTA）就是以故障樹（FT）為模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析的方法。如何建立故障樹：熟悉系統(tǒng)在建樹之前，應(yīng)該對(duì)所分析的系統(tǒng)進(jìn)行深入的了解。為此，需要廣泛收集有關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、流程圖、設(shè)備技術(shù)規(guī)范等技術(shù)文件和資料，并進(jìn)行仔細(xì)的分析研究。選擇和確定頂事件通常把最不希望發(fā)生的系統(tǒng)故障狀態(tài)作為頂事件。它可以是借鑒其他類似系統(tǒng)發(fā)生過的重大故障事件，也可是指定的事件。任何需要分析的系統(tǒng)故障事件都可作為頂事件。但頂事件必須有明確的含義，而且一定是可以分解的。定義故障樹的邊界條件即要對(duì)系統(tǒng)的某些組成部分（部件、子系統(tǒng)）的狀態(tài)、環(huán)境條件等作出合理的假設(shè)。第五章T型法則：如果零件上有一條裂紋與另一條裂紋相遇或垂直的情況，因?yàn)樵谕涣慵?，后來產(chǎn)生的裂紋不可能穿越原有裂紋而擴(kuò)展，所以這條裂紋是晚生的。金屬斷口三要素：纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇主裂紋與裂紋源