失效分析的基本程序和思路

失效分析的基本程序和思路1第一頁，共六十二頁，2022年，8月28日§2-1失效分析的實施步驟和程序

2第二頁，共六十二頁，2022年，8月28日實施步驟和程序制定的細節(jié)為保證順利、有效地進行失效分析，需要制定具體的實施步驟和程序。實施步驟和程序制定：應根據(jù)

1.失效事件的具體情況（設備類型、嚴重性等）；

2.分析目的與要求（機理研究、技術改進或法律仲裁）；

3.有關合同或法規(guī)的規(guī)定來決定。

一般通用的失效分析實施步驟和程序如下，原則上可供參考和引用。3第三頁，共六十二頁，2022年，8月28日失效分析實施步驟和程序

一、保護失效現(xiàn)場；二、偵察現(xiàn)場和收集背景材料；三、制定失效分析計劃；四、執(zhí)行失效分析計劃；五、綜合評定分析結果；六、研究補救措施和預防措施；七、起草失效分析報告；八、評審失效分析報告；九、提出失效分析報告；十、反饋系統(tǒng)。

4第四頁，共六十二頁，2022年，8月28日一、保護失效現(xiàn)場

一、保護失效現(xiàn)場：保護失效現(xiàn)場一切證據(jù)維持原狀、完整無缺和真實不偽，是失效分析得以順利有效地進行的先決條件?，F(xiàn)場保護范圍：視機械設備類型及其失效發(fā)生范圍而定。5第五頁，共六十二頁，2022年，8月28日二、偵察失效現(xiàn)場和收集背景材料二、偵察失效現(xiàn)場和收集背景材料：失效現(xiàn)場偵察：由授權分析人員進行，收集有關背景材料?？捎脭z影、錄像、繪圖及文字描述等方式進行記錄。

1.應注意觀察和記錄的項目：失效設備或部件結構特征；失效件及碎片尺寸大小、形狀和散落方位；失效部件周圍散落的金屬屑和粉末、氧化皮和粉末、潤滑殘留物及一切可疑的雜物和痕跡；失效部件和碎片變形、裂紋、斷口、腐蝕、磨損的外觀、位置和起始點；表面特征：燒傷色澤、附著物、氧化物、腐蝕產物等。6第六頁，共六十二頁，2022年，8月28日環(huán)境條件：失效件周圍環(huán)境溫度、濕度、大氣、水質；聽取操作人員及佐證人介紹事故發(fā)生時情況等。

2.所應收集的背景材料通常有：失效設備類型、制造廠名、日期、出廠批號；安裝地點、運行日期、操作、維修、運行記錄、操作規(guī)程、安全規(guī)程等；設備設計書及圖紙、使用說明書；材料檢驗、制造工藝、質量控制、驗收等記錄及質量保證合同等技術文件。有關的標準、法規(guī)、及其他參考文獻。7第七頁，共六十二頁，2022年，8月28日三、制定失效分析計劃

三、制定失效分析計劃極少數(shù)失效案例：通過現(xiàn)場和背景材料分析就能得出失效原因的結論。大多數(shù)失效案例：需根據(jù)現(xiàn)場偵察和背景材料的綜合分析結果，來制定“失效分析計劃”，確定進一步分析試驗的目的、內容、方法和實施方式。計劃制定：由授權分析人員制定；根據(jù)具體情況或要求，可由有關方面的代表參加討論。制定試驗方案應考慮：必要性、有效性和經(jīng)濟性。從簡單試驗入手，再用費用高或較復雜試驗。對確有必要失效模擬試驗，應盡量模擬真實工況，才具說服力。8第八頁，共六十二頁，2022年，8月28日選取樣品：應從失效件上和殘留物上制??；制取位置、尺寸、數(shù)量和取樣方法是失效分析成敗的關鍵，務必要周密計劃。特別強調：取樣應準確：失效件和殘留物上取樣位置、尺寸十分有限，一旦取樣失誤，就無法復原而完全喪失說明力，致使整個失效分析失敗，造成不可挽救的后果。取樣要留有余地：以便個別試驗中發(fā)現(xiàn)意外現(xiàn)象時，可中途改變某些方法，或做補充試驗。9第九頁，共六十二頁，2022年，8月28日四、執(zhí)行失效分析計劃

四、執(zhí)行失效分析計劃：各項試驗應按計劃執(zhí)行、詳細記錄，隨時分析試驗結果。應注意：若涉及法律問題，各項試驗應有嚴格責任制度，試驗人員應在試驗記錄和報告上簽名。失效分析：是進一步認識未知客觀規(guī)律的科研活動，往往含有新發(fā)現(xiàn)和技術突破；思想上：不可有“先入為主”概念，誤認為試驗只是已知條件的復驗，放松對試驗中出現(xiàn)新現(xiàn)象的觀察和思考。10第十頁，共六十二頁，2022年，8月28日五、綜合評定分析結果

五、綜合評定分析結果：經(jīng)過充分討論，對現(xiàn)場調查、背景材料及各項試驗結果做綜合分析，確定失效的過程和原因，做出分析結論。復雜失效案例：可用故障樹（fauittree）或其它的邏輯圖分析方法。應注意：大多情況，失效原因可能有多種，應分清主、次要原因。11第十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日六、研究補救措施和預防措施

六、研究補救措施和預防措施：失效分析目的：不僅要弄清失效原因，更重要還在于研究、提出有效的補救措施和預防措施。要善于總結、積累同類和相似失效案例分析的經(jīng)驗，有利于研究采取有效的補救和預防措施。補救、預防措施：涉及設備結構設計、制造、材料、運行、修補等技術，質量管理改進，技術規(guī)范、標淮和法規(guī)的修訂等。12第十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日七、起草失效分析報告

七、起草失效分析報告：

失效分析報告：無統(tǒng)一格式，但應行文簡練，條目分明。

內容應包括：題目；任務來源：任務下達者、日期，內容簡述，分析目的要求；各項試驗方法、過程及結果；

分析結果——失效原因；補救措施和預防措施或建議；

附件（原始記錄、圖片等）；失效分析人員簽名及日期。

13第十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日八、評審失效分析報告

八、評審失效分析報告：報告評審會的組織形式及其參加入員：由有關方面協(xié)商，一般由失效分析人員、設備制造廠商、用戶、管理部門、司法部門等代表和聘請的專家組成。評審：應尊重科學、尊重事實和法律的態(tài)度進行。失效分析人員：應以客觀、公正立場；其他人員：不得對失效分析人員以任何形式施加不正當?shù)膲毫陀绊憽?4第十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日九、提出失效分析報告

九、提出失效分析報告：分析報告評審通過后，按評審決議修改并制定成正式報告文本，內容項目還宜增加下列三項：評審意見：包括評審人員簽名及日期；呈送及抄送單位：包括抄送“反饋系統(tǒng)”；密級。

15第十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日十、反饋系統(tǒng)

十、反饋系統(tǒng)：反饋系統(tǒng)：失效分析成果的管理系統(tǒng)；目的：充分利用失效分析所獲得的寶貴技術信息、推動技術革新、促進科學進步和提高產品質量。失效分析反饋系統(tǒng)可采取多種組織形式：企業(yè)技術開發(fā)和情報部門、國家質量管理部門、可靠性研究中心、數(shù)據(jù)中心等；大量失效分析報告及數(shù)據(jù)經(jīng)過“分類”、“統(tǒng)計分析”、“數(shù)據(jù)處理”，制成各種形式的文獻。如：以快報、數(shù)據(jù)手冊、指導件文件、書刊等形式傳遞給各經(jīng)濟、生產、科研、教育、司法及新聞部門，把失效造成的損失化為巨大的效益。16第十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日§2-2失效分析的常用分析思路

17第十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日常用的失效分析思路

常用的失效分析思路：有二類一、殘骸分析法：以失效殘?。慵閷ο?；以物理、化學的方法為主，著眼于“微觀”；二、安全系統(tǒng)工程分析法：以失效系統(tǒng)（設備、裝置）為范疇。以統(tǒng)計、圖表和邏輯的方法為主，立足于“宏觀。均屬于安全系統(tǒng)工程分析法。①殘骸分析法；②統(tǒng)計圖表分析法；③文字表格法；④邏輯分析法。18第十八頁，共六十二頁，2022年，8月28日一、殘骸分析法

一、殘骸分析法：從物理、化學的角度對失效零件進行分析的方法。認為：零件的失效是因零件廣義的“失效抗力”小于廣義的“應力”的緣故。而“應力”：則與零件服役條件有關，失效殘骸分析法：總是以服役條件、斷口特征和失效抗力指標為線索的。也稱為“以失效抗力指標為主線”的失效分析思路。19第十九頁，共六十二頁，2022年，8月28日零件的服役條件、失效模式和抗力指標零件的服役條件：大致可以劃分為①載荷類型和大?。喝珈o載荷、動載荷；②應力狀態(tài)：如拉、壓、彎、扭、剪切及其復合；③環(huán)境“載荷”：如介質、溫度、大氣、微生物等。零件主要的失效模式：①過量變形；②斷裂；③表面損傷；④裂紋等。主要的失效抗力指標：①一次斷裂抗力指標：②疲勞斷裂抗力指標：③與環(huán)境有關的各種失效抗力指標等。20第二十頁，共六十二頁，2022年，8月28日失效的原因引起失效的原因，可歸納為下面幾個方面：①設計不合理；②材料質量不佳（存在缺陷）；③加工制造中的缺陷；④使用不當；⑤環(huán)境介質引起的；以及上述諸因素的綜合作用引起的。以“失效抗力指標為主線的失效分析思路”就是要找到：零件的服役條件、失效模式（失效抗力指標）和失效原因間的內在聯(lián)系。21第二十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日但是，實踐表明：①同一服役條件下，可能產生不同的失效模式；如：緊固螺栓：承受著載荷：靜載荷、疲勞載荷；其應力狀態(tài)：拉、彎、剪切應力；主要失效形式：過量變形、塑性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂、咬蝕等。②同一種失效模式，也可能由不同的服役條件下產生的。

③不同的服役條件，要求零件具有不同的失效抗力指標；④而失效抗力指標：決定于材料的因素，如成分、組織、狀態(tài)、零件的幾何形狀等。因此，以服役條件為線索進行失效殘骸的失效分析，只是一種初步的“入門”方法它只能起到縮小分析范圍的作用。22第二十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日“斷口”是斷裂失效分析重要的證據(jù)，它是殘骸分析中斷裂“信息”的重要來源之一。

通過“斷口”的分析：即根據(jù)斷口的顏色、變形情況、斷口的宏觀、微觀形貌特征。確定斷裂的起源、裂紋的擴展及其與材料成分、組織結構的關系；判別斷裂的原因、性質以及引起斷裂的載荷的類型、環(huán)境介質等方面的信息。但是，斷口分析：必須輔以殘駭“失效抗力”的分析，才能對斷裂的原因下確切的結論。23第二十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日以失效抗力指標為線索失效分析思路

思路要點：①對具體零件，作服役條件分析；②通過失效殘骸（斷口）分析和理化分析，找出引起失效主要原因，判斷其失效形式；③確定其主要失效抗力指標；④運用金屬學、材料強度學和斷裂物理、化學、力學的知識及研究成果，深入分析各種失效本質：即主要失效抗力指標與材料成分、組織和狀態(tài)的關系。24第二十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日⑤根據(jù)“不同服役條件，要求不同的失效抗力指標，研究并確定材料強度、塑性與韌性等基本性能間的合理配合；⑥通過工藝變革和合理選材等措施，提高其失效抗力指標。⑦最后進行機械臺架的模擬試驗或直接進行使用考驗，以達到預防失效的目的。25第二十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日值指出：該思路主要關鍵：在搞清零件服役條件基礎上，通過殘骸的斷口及理化分析找到造成失效的主要失效抗力指標，并進一步研究這一主要失效抗力指標與材料成分、組織和狀態(tài)的關系。不同服役條件，要求零件（材料）有不同“失效抗力指標”的實質：要求其強度與塑性、韌性之間應有合理的配合。研究零件（或材料）的強度、塑性（或韌性）等基本性能及其合理配合與具體各種服役條件間的關系是這一思路的核心。

進一步研究失效抗力指標與材料（零件）的成分、組織、狀態(tài)間的關系是提高其失效抗力指標的有效途徑。26第二十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日以失效抗力指標為線索的失效分析思路：它是材料工作者常用的、比較綜合的方法。它也是工程材料開發(fā)、研究和推廣使用的有效方法之一。27第二十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日失效分析案例例：某M211型模鍛機模鍛錘桿（Φ120mm），用45Cr鋼經(jīng)調質（5600回火），使用中常斷裂，壽命僅約一個月。服役條件：工作時，承受大壓－小拉，但并不絕對垂直，存在附加的彎曲應力。斷口分析：為多源疲勞斷裂、疲勞源始于表面；金相分析：錘桿調質后表面只有幾mm的硬化層，經(jīng)表面加工后基本去除掉了，根本無表面硬化可言。失效分析表明：錘桿斷裂為小能多沖疲勞斷裂，其失效抗力指標為：小能多沖疲勞抗力。由小能多沖疲勞研究成果，決定其抗力的主要因素為零件的強度，而塑、韌性指標處于次要。28第二十八頁，共六十二頁，2022年，8月28日失效分析結論：確認該模鍛錘桿斷裂的主要原因是強度低。采取的改進措施：將模鍛錘桿回火溫度由原來的560℃降到450℃

，使錘桿強度有較大的升高；改進結果：該錘桿的使用壽命提高了近10倍以上。模鍛錘桿斷裂斷口29第二十九頁，共六十二頁，2022年，8月28日殘骸分析法應用中應注意問題

失效殘骸分析共性問題：

要判斷系統(tǒng)各構件斷裂的先后順序，從而找出最先斷裂（失效）件?？蓮母鳂嫾嗔褦嗫诒砻婊由吓袛?，并將最先斷裂（失效）件斷口進行分析。

如“壓力容器爆炸”等眾多碎片飛裂失效殘骸分析中：①在移動殘片前，應繪草圖、測量列表記錄每一殘片位置；②要確?，F(xiàn)場的殘片都被找到，往往較難，但非常有用；③要確定事故發(fā)生時，裝置各控制系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)。（如飛機的“黑匣子”、設備控制儀表等）30第三十頁，共六十二頁，2022年，8月28日二、統(tǒng)計圖表分析法

二、統(tǒng)計圖表分析法：

統(tǒng)計圖表分析法：是安全系統(tǒng)工程事故（或失效）危險識別技術中的實用方法之一。安全系統(tǒng)工程：是系統(tǒng)工程學的一個重要分支。它是運用系統(tǒng)工程學原理和方法，對系統(tǒng)中或生產中安全（或失效）問題進行定性和定量分析、評價及預測，并采取綜合安全（或預防）措施予以控制，使系統(tǒng)失效可能性減少到最低限度，以達到最佳的安全狀態(tài)。

安全系統(tǒng)工程：是安全技術＋安全管理的結合?；緝热荩菏鹿食梢虻睦碚?；事故危險的識別技術；事故危險的評價技術和事故的控制技術等。31第三十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日事故危險的識別技術事故危險識別的主要方法：可分為五種

①統(tǒng)計圖表分析法；

②文字表格法；如：特性因素圖法；

③邏輯分析法；如：失效樹分析法（簡稱FTA）；

④調查實驗法；⑤數(shù)學解析法。統(tǒng)計：也是一種從數(shù)量上認識事物的方法。

失效統(tǒng)計：是運用科學統(tǒng)計分析方法，對大量失效資料和數(shù)據(jù)進行加工、整理、綜合、分析，從而揭示失效產生的規(guī)律，為防止失效的發(fā)生指明方向。32第三十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日統(tǒng)計圖表分析法統(tǒng)計圖表分析法：包括統(tǒng)計表和統(tǒng)計圖分析法。①統(tǒng)計表：填有統(tǒng)計指標的表格，是統(tǒng)計表格與統(tǒng)計數(shù)字的結合體。利用表中的絕對指標、相對指標和平均指標，可研究各種失效現(xiàn)象的規(guī)模、速度和比例關系，也是失效分析的重要工具。②統(tǒng)計圖：是表達統(tǒng)計結果的一種形式。用點的位置、線的轉向、面積的大小等來表達統(tǒng)計結果，可形象直觀地研究失效現(xiàn)象的規(guī)模、速度、結構和相互關系。統(tǒng)計圖表分析法：是利用過去的、現(xiàn)在的資料和數(shù)據(jù)進行計推斷未來，并用圖表表示。33第三十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日優(yōu)點和使用條件統(tǒng)計圖表分析法優(yōu)缺點：（1）可提供失效發(fā)生及發(fā)展一般特點及規(guī)律，以供類比，為預測失效準備條件。（2）可有效用于中、短期預測。（3）簡單易行。（4）不考慮失效發(fā)生、發(fā)展因果關系，預測精度不高。使用的必要條件：（1）須有可靠的歷史資料和數(shù)據(jù)；（2）資料、數(shù)據(jù)中存在某種規(guī)律和趨勢；（3）未來的環(huán)境和過去相似。34第三十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日常用的統(tǒng)計圖表在失效分析中，常用統(tǒng)計圖表有：比重圖、趨勢圖、主次圖、控制圖、分布圖。

1．失效比重圖：表示失效構成情況的平面圖形，可形象地反映各種失效構成所占的百分比。一般用一定弧度對應的面積代表該類失效所占的比重。

2．失效趨勢圖：按一定時間間隔統(tǒng)計失效數(shù)字，用連續(xù)曲線反映失效的動態(tài)變化，這樣可掌握失效發(fā)生的歷史過程和趨勢。35第三十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日

3．失效主次圖：按數(shù)量多少順序排列的條形圖與累計百分比曲線圖相結合的坐標圖形。

橫坐標：失效模式、失效機理、或失效原因為對象。

縱坐標：失效的數(shù)量或為累計萬分比。分析失效發(fā)生的原因時，用主次圖可清楚地、定量地、反映出各個因素影響的大小，并找出主要原因。

4．失效控制圖：失效控制圖是在失效趨勢圖的基礎上作出的，實際是一種標有控制界限的趨勢圖。

5．失效分布圖：失效分布圖是為失效地區(qū)平面分布圖?？捎糜诿鞔_失效的多發(fā)區(qū)域。36第三十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日三、文字表格法

三、文字表格法：它是一種常用的失效識別方法之一。包括（1）安全檢查表；（2）預計危險分析法（簡稱PHA）；（3）特性因素圖法；（4）失效模式影響和致命度分析法。37第三十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日（一）特性因素圖法

（一）特性因素圖法：特性因素圖法：分析失效原因常用的方法之一。在失效分析中：“特性”－－指失效事件或異?，F(xiàn)象（結果）；“因素”－－指引起失效或異?，F(xiàn)象的因素（原因）。特性因素圖：將產品或系統(tǒng)的失效作為“結果”；以導致產品或系統(tǒng)失效的諸因素作為“原因”，繪出圖形；通過圖形分析，從錯綜復雜、多種多樣的失效因素中找出造成失效的主要原因的一種圖形。38第三十八頁，共六十二頁，2022年，8月28日特性因素圖的作法特性因素圖的作法：（1）選擇因果圖中的“結果”，放在最“右邊”（“魚頭”）。（2）用帶箭頭的粗實線或用表示直通“結果”的主干線。（3）經(jīng)分析，判別出影響“結果”的所有原因。先畫出“大原因”，用直線與主干線相連，在直線尾端用長方形框框起來，在框內填入“大原因”的內容；系統(tǒng)失效（結果）Ⅳ

Ⅲ

Ⅱ

Ⅰ

（大原因）39第三十九頁，共六十二頁，2022年，8月28日特性因素圖的作法依次細分所屬的全部原因，直至能采取措施為止。各大、小原因間用不同直線表示因果關系。（4）對主要的或關鍵的原因常用框起來，以表示醒目。

也可對關鍵或主要原因作單獨的特性因素圖，以便重點地深入分析。系統(tǒng)失效（結果）Ⅳ

Ⅲ

Ⅱ

Ⅰ

（大原因）（小原因）（中原因）40第四十頁，共六十二頁，2022年，8月28日壓力容器破裂失效分析的特性因素圖

可見，焊接技術不成熟造成焊接缺陷是壓力容器的疲勞斷裂主要原因。

41第四十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日特性因素圖特點特性因素圖特點：（1）可從錯綜復雜、多種多樣的失效因素中，以逐漸縮小“包圍圈”方法，最后找出造成失效的主要原因。（2）多用于質量管理或失效分析的規(guī)劃，可使整個分析工作不遺漏任何因素。（3）該法不含“失效判據(jù)”，只作定性分析，不能定量計算。特性因素圖：又叫因果圖。其圖形似魚骨狀故又名魚刺（骨）圖。日本質量管理專家石川馨（～1989.4）最早（1943年）使用這種方法，故又稱為石川圖。42第四十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日四、失效樹分析法

失效樹分析法（Fault

Tree

Analysis）：是邏輯分析方法一種。失效樹分析法（FTA）：60年代初，美國貝爾研究所首先用于民兵導彈的控制系統(tǒng)設計，并為預測導彈發(fā)射的隨機失效概率作出了貢獻。此后，許多人對失效樹分析理論和應用進行了研究。1974年，美國原子能機構用于商用原子能反應堆的安全性的分析，推動了對失效樹的研究和應用。FTA法：已被公認為對復雜系統(tǒng)安全性、可靠性分析的一種好方法。43第四十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日四、失效樹分析法所謂“失效樹分析法”：就是

1、在系統(tǒng)設計中，通過對可能造成系統(tǒng)失效的各種因素（軟、硬件、環(huán)境、人為因素等）進行分析；

2、畫出邏輯框圖（即失效樹）；

3、確定系統(tǒng)失效原因的各種可能組合或發(fā)生概率，并可以計算系統(tǒng)失效的概率；

4、以便采取相應的糾正措施，以提高系統(tǒng)可靠性。44第四十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日FTA法分析的步驟FTA法分析的步驟：因對象、目的、精細程度等而異，可按如下步驟：①失效樹的建造；②失效樹的定性分析；

③失效樹的定量分析；

④基本事件的重要度分析。45第四十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日（一）失效樹的建造

失效樹的建造：是FTA法的關鍵。失效樹建造的完善程度，將直接影響定性分析和定量計算結果的準確性。建樹的一般步驟：①廣泛收集并分析有關的技術資料；②選擇頂事件；③建樹；④失效樹的簡化。建樹過程：是對系統(tǒng)仔細、透徹分析的過程。各人或不同角度所建的失效樹是不同的；無統(tǒng)一的建樹方法。46第四十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日失效樹中使用的主要邏輯符號符號名稱說明事件在失效樹中指出的由其他事件引起的某一事件或門A或B事件可導致C事件時使用的邏輯門與門A和B事件必須都出現(xiàn)才能使C事件發(fā)生時用的邏輯門禁門只有當B規(guī)定的條件存在時，事件A才能導致事件C時用的邏輯門不再發(fā)展的事件不再發(fā)展的事件基本事件為了更完整地使用失效樹，必須指出的不進一步發(fā)展的事件轉換轉到失效樹的其他部分47第四十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日失效樹建造步驟及實例失效樹建造步驟：（低合金超高強度鋼常發(fā)生斷裂失效）①第1行：寫出“頂事件”（即不希望發(fā)生的失效事件）；②第2行：并列寫出導致頂事件發(fā)生的直接原因；（包括軟、硬件、環(huán)境和人為因素等）③在第1、2行間，用相應邏輯符號示出其邏輯關系。第二行中還要進一步分析的失效事件稱為“中間事件”；過載應力腐蝕開裂氫脆疲勞構件破壞48第四十八頁，共六十二頁，2022年，8月28日失效樹建造步驟及實例④第3行：列出導致第2行“中間事件”失效的直接原因；⑤同樣用適當?shù)倪壿嫹?，將?行與第3行聯(lián)系起來。⑥按此方法步步深入，一直到不需要（或不可能）繼續(xù)分析的原因（稱為“底事件”）為止。過載應力腐蝕開裂氫脆疲勞構件破壞臨界應力強度臨界介質濃度臨界氫含量臨界應力強度或門與門與門49第四十九頁，共六十二頁，2022年，8月28日失效樹建造步驟及實例這樣，就建成了一棵以頂事件為“根”、中間事件為“節(jié)”、底事件為“樹葉”的、具有幾級的、倒置的失效樹。過載X2應力腐蝕開裂M3氫脆M4疲勞X5構件破壞T=X1臨界應力強度臨界元素濃度臨界氫含量臨界應力強度構件載荷材料流變應力>臨界門檻值臨界氫濃度除氫外元素臨界濃度構件載荷材料流變應力>臨界門檻值或門與門與門與門與門或門50第五十頁，共六十二頁，2022年，8月28日失效樹的簡化失效樹的簡化T=X1－構件破壞；X2－過載；M3－應力腐蝕開裂；M4－氫脆；X5－疲勞；M6－臨界應力強度；M7

－造成開裂元素的臨界濃度；X8－構件上的負載；M9－流變應力>材料的臨界門檻值；X10－臨界氫含量；X11－除氫以外，其他物質的臨界含量；X12－加工缺陷>材料應力腐蝕門檻值；X13－使用過程中的發(fā)展；X14－臨界氫含量；M15－臨界應力強度；M16－構件負載；X17－流變應力>門檻值；X18－施加負載；X19－殘余應力。

或門與門與門或門與門或門或門51第五十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日失效樹分析法的具體應用FTA法在構件斷裂失效分析中的具體應用：1、圖形演繹方法，可對失效事件作層層深入邏輯推理分析；2、表達了系統(tǒng)內各部件失效與系統(tǒng)間的邏輯關系；3、在失效樹幫助下，可找到失效事件的失效原因或該構件的薄弱環(huán)節(jié)。FTA法是進行殘骸失效分析的好方法之一，靈活性大。既可用于系統(tǒng)可靠性分析，又用于各種系統(tǒng)的失效分析。可分析某元、部件失效對系統(tǒng)的影響，還可對導致這些元部件失效的特殊原因進行分析。52第五十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日（二）失效樹的定性分析

（二）失效樹的定性分析：目的：尋找系統(tǒng)最薄弱環(huán)節(jié)，即系統(tǒng)最易發(fā)生失效的環(huán)節(jié)，若解決了薄弱環(huán)節(jié)，系統(tǒng)可靠性提高。1．最小割集及其求法：“最小割集”：指包含在此集合里的全部基本事件發(fā)生是造成頂事件發(fā)生的必要-充分條件。最小割集：表示系統(tǒng)的危險性，每個最小割集都是頂事件發(fā)生的一種可能。失效樹中，最小割集越多，頂事件發(fā)生（失效）概率越大，系統(tǒng)越危險。

53第五十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日最小割集的求法最小割集求法：方法很多，常用的有①行列法－－福塞爾（Fussell）法，基本原則：“與門”使割集容量增大、“或門”使割集數(shù)量增加。從頂事件開始，依次把上一行事件代換成下一行事件。代換方法：把“與門”事件橫向排列，

“或門”事件縱向并列，直到全部是基本事件為止?；蜷T與門54第五十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日行列法求失效樹的最小割集的過程

結果：最后得8個最小割集，即這8個最小割集里的全部基本事件發(fā)生，就會造成頂事件的發(fā)生－－構件斷裂。步驟1234過程X2X2X2X2M3M6，M7X8，M9，

X10X8，X12，X10M4X14，M15X8，M9，

X11X8，X13，X10X5X5X14，M16，X17X8，X12，X11X5X8，X13，X11X14，X18，X17X14，X19，X17X5與55第五十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日布爾代數(shù)化簡法求最小割集②布爾代數(shù)化簡法：直接對失效樹進行化簡的邏輯運算，得到若干交集，每一交集就是一個最小割集。T=G1=x2+G2+G3+x5=x2+G4G5+x14G6+x5=x2+x8G7(x10+x11)+x14(G8·x17)+x5＝x2+x8(x12+x13)(x10+x11)+x14(x18+x19)·x17+x5＝x2+(x8x12+x8x13)(x10+x11)+x14x18x17+x14x19x17+x5=(x2)+(x8x12x10)+(x8x12x11)+(x8x13x10)+(x8x13x11)+(x14x18x17)+(x14x19x17)+(x5)或門+與門ד或門”兩事件為+，“與門”兩事件為×56第五十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日布爾代數(shù)化簡法求最小割集

布爾代數(shù)化簡法原則：（見書P30）①“與門”兩事件相乘，“×”；②“或門”兩事件相加，“＋”。其結果也得到與行列法相同的8個最小割集，即

｛X2｝、｛X8、X12、X10｝、｛X8、X12、X11｝、｛X8、X13、X10｝、｛X8、X13、X11｝、｛X14、X18、X17｝、｛X14、X19、X17｝、｛X5｝。57第五十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日（三）失效樹定量分析（三）失效樹定量分析：計算或估計系統(tǒng)頂事件發(fā)生概率及系統(tǒng)的可靠性指標。1.利用失效樹最小割集計算頂事件發(fā)生的概率：若各最小割集中無重復的基本事件，頂事件發(fā)生的概率為g－頂事件的發(fā)生概率；i－基本事件的序數(shù)；qi－基本事件i