強度失效分析方法

⑴ （你妹）失效分析

一、名詞解釋：
1、失效：零件在使用時失去規定的性能。
2、失效分析：通常是指對失效產品為尋找失效原因和預防措施所進行的一切技術活動，也就是研究失效現象的特徵的規律，從而找出失效的模式和原因。
3、韌性：表示材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。
4、應力集中：零件截面有急劇變化處，就會引起局部地區的應力高於受力體的平均應力。
5、故障樹分析：分析各種事件之間的邏輯關系，分清正常事件和異常事件，再找出失效原因。
6、斷口的宏觀分析：是指用肉眼或放大倍數一般不超過30倍的放大鏡及實物顯微鏡，對斷口表面進行直接觀察和分析的方法。
7、斷口的微觀分析：藉助試驗儀器對物質成分微觀結構進行分析。
8、磨損與腐蝕：磨損：當相互接觸的零件表面有相對運動時，表面的材料粒子由於機械的、物理的和化學的作用而脫離母體，使零件的形狀、尺寸或重量發生變化的過程稱之為磨損；腐蝕：金屬與環境介質發生化學或電化學作用，導致金屬的損壞或變質。
9、疲勞斷裂：零件在交變載荷下經過較長時間的工作而發生斷裂的現象。
10、過載斷裂：當工作載荷超過金屬構件危險截面所能承受的極限載荷時，構件發生的斷裂。
11、氫致脆性斷裂：由於氫而導致金屬材料在低應力靜載荷下的脆性斷裂。
二、選擇與填空：
1、失效產品的一般類別及失效分析目的：
過量變形失效、斷裂失效、表面損傷失效
2、殘余應力的定義，分類及消除的方法：
定義：金屬加工過程中由於不均勻的應力場、應變場、溫度場和組織不均勻性，在變形後的變形體內保留下來的應力。
分類1：⑴殘余壓應力 ⑵殘余拉應力
分類2：⑴熱處理殘余應力 ⑵表面化學熱處理引起的殘余應力 ⑶焊接殘余應力 ⑷鑄造殘余應力 ⑸塗鍍層引起的殘余應力 ⑹切削加工殘余應力
消除的方法：⑴去應力退火 ⑵回火或自然時效處理 ⑶機械法
3、過載斷裂與疲勞斷裂斷口的形貌特徵？
4、應力集中定義及計算。
5、疲勞斷裂的影響因素及預防方法。
影響因素：設計不合理，材料選擇不當，加工製造缺陷 ⑴零件的結構形狀 ⑵表面狀態 ⑶材料及其組織狀態 ⑷裝配與連接效應 ⑸使用環境 ⑹載荷頻譜
預防：⑴延緩疲勞裂紋萌生的時間 ⑵降低疲勞裂紋的護展速率 ⑶提高疲勞裂紋門檻值的長度
6、能識別簡單的故障樹符號及在故障樹中找出故障零部件。
三、簡答題：
1、能列舉生活中常見的失效現象並說明原因及類別？
失效現象：扭曲、拉長、彈性元件發生永久變形。原因：由於在一定載荷條件下發生過量變形，零件失去應有功能，不能正常使用。
2、能列舉產品生產過程中的加工缺陷，並能舉出每種缺陷中的幾種常見類型？
鑄造缺陷：疏鬆、縮孔、氣孔、夾雜物等
鍛造缺陷：折疊、裂紋、分層、過燒與過熱等
熱處理缺陷：氧化、脫碳、過燒過熱、內氧化
金屬零件冷加工缺陷：表面粗糙、深溝痕、鱗片毛刺
焊接缺陷：焊接裂紋、過燒、氣孔、夾渣
3、結合自己的觀點闡述失效分析這門課在現實生活中的作用或意義。
⑴失效分析的社會經濟效益 a、失效分析造成巨大的經濟損失 b、質量低劣、壽命短暫導致重大經濟損失 c、提高設備運行和使用的安全性
⑵失效分析有助於提高管理水平和促進產品質量提高
⑶失效分析有助於分清責任和保護生產者利益
⑷失效分析是修訂產品技術規范及標準的依據
⑸失效分析對材料科學與工程的促進作用

⑵ 失效分析的系統方法

失效分析的系統方法：在設計生產使用各環節都有可能出現失效，失效分析伴隨產品全流程。
一、C-SAM（超聲波掃描顯微鏡)，屬於無損檢查:
檢測內容包含：
1.材料內部的晶格結構、雜質顆粒、夾雜物、沉澱物
2.內部裂紋
3.分層缺陷
4.空洞、氣泡、空隙等。
二、 X－Ray（X光檢測），屬於無損檢查:
X-Ray是利用陰極射線管產生高能量電子與金屬靶撞擊，在撞擊過程中，因電子突然減速，其損失的動能會以X-Ray形式放出。而對於樣品無法以外觀方式觀測的位置，利用X-Ray穿透不同密度物質後其光強度的變化，產生的對比效果可形成影像，即可顯示出待測物的內部結構，進而可在不破壞待測物的情況下觀察待測物內部有問題的區域。
檢測內容包含：
1.觀測DIP、SOP、QFP、QFN、BGA、Flipchip等不同封裝的半導體、電阻、電容等電子元器件以及小型PCB印刷電路板
2.觀測器件內部晶元大小、數量、疊die、綁線情況
3.觀測晶元crack、點膠不均、斷線、搭線、內部氣泡等封裝缺陷，以及焊錫球冷焊、虛焊等焊接缺陷
三、SEM掃描電鏡/EDX能量彌散X光儀（材料結構分析/缺陷觀察，元素組成常規微區分析，精確測量元器件尺寸）,
SEM/EDX（形貌觀測、成分分析）掃描電鏡（SEM）可直接利用樣品表面材料的物質性能進行微觀成像。EDX是藉助於分析試樣發出的元素特徵X射線波長和強度實現的，根據不同元素特徵X射線波長的不同來測定試樣所含的元素。通過對比不同元素譜線的強度可以測定試樣中元素的含量。通常EDX結合電子顯微鏡（SEM）使用，可以對樣品進行微區成分分析。
檢測內容包含：
1.材料表面形貌分析，微區形貌觀察
2.材料形狀、大小、表面、斷面、粒徑分布分析
3.薄膜樣品表面形貌觀察、薄膜粗糙度及膜厚分析
4.納米尺寸量測及標示
5.微區成分定性及定量分析
四、EMMI微光顯微鏡。對於故障分析而言，微光顯微鏡（Emission Microscope, EMMI）是一種相當有用且效率極高的分析工具。主要偵測IC內部所放出光子。在IC元件中，EHP（Electron Hole Pairs）Recombination會放出光子（Photon）。如在P-N結加偏壓，此時N阱的電子很容易擴散到P阱，而P的空穴也容易擴散至N，然後與P端的空穴（或N端的電子）做EHP Recombination。

⑶ 失效分析是什麼

失效分析是指通過對失效金屬構件的設計、製造及使用調查、受力分析、宏觀分族正析、形貌分析、微觀分析、材質檢測、金相檢測、化學成分分析、力學性能測定、必要時的模擬試驗等手段，判斷失效模式，確定失效原因，提出預防措施的技術活動和管理活動。

失效分析的意義主要有：

1、保證產品產品質量

減少和預防同類機械零件的失效現象重復發生巧纖，保障產品質量，提高產品競爭力。

2、分析失效原因

分析機械零件失效原因，為事故責任認定、偵破刑事犯罪案件、裁定賠償責任、保險業務、修改產品質量標准等提供科學依據。

3、增加技兆寬悔術含量

為企業技術開發、技術改造提供信息，增加企業產品技術含量，從而獲得更大的經濟效益。

失效分析的步驟：

通過對失效金屬構件的設計、製造及使用調查、受力分析、宏觀分析、形貌分析、微觀分析、材質檢測、金相檢測、化學成分分析、力學性能測定、必要時的模擬試驗等手段，確定失效原因，提出預防建議。

金屬失效分析

⑷ 失效分析解決什麼問題什麼是失效分析失效分析軟體

失效的形式：

1、變形失效：變形失效包括扭曲、拉長、漲大、蠕變等，引發的主要原因是零件在一定載荷條件下發生過量變形；有彈性變形失效和塑性變形失效。

2、斷裂失效：斷裂失效是機械零件失效的主要形式，可以分為韌性斷裂失效和脆性斷裂失效。一般來說，材料斷面收縮率大於5%為韌性斷裂，小於5%為脆性斷裂。

3、表面損傷失效：由於磨損、疲勞、腐蝕等原因，使機械零件表面失去正常工作所以需要的形狀、尺寸和表面粗糙度造成的失效，成為表面損傷失效。

磨損失效：磨損是由於機械作用、化學反應（包括熱化學、電化學、力化學等反應），材料表面物質不斷損失或產生殘余變形和斷裂的現象。提高材料耐磨性的主要途徑是進行表面強化。

腐蝕失效：腐蝕失效是由於化學或電化學腐蝕而造成機械零件尺寸和性能的改變而導致的。合理的選用耐腐蝕材料，在材料表面塗覆防護層，採用電化學保護及採用緩蝕劑可以有效提高材料的抗腐蝕能力。

表面疲勞失效：表面疲勞失效是指兩個相互接觸的機械零件相對運動時，在交變接觸應力作用下，機械零件表面層材料發生疲勞而脫落所造成的失效。

4、材料的老化

高分子材料在儲存和使用過程中發生變脆、變硬或變軟、變粘等現象，從而失去原有性能指標的現象，成為材料的老化。

失效分析檢測機構

中科檢測

是具備CMA、CNAS資質認證的第三方檢測機構，能對失效原因進行檢測分析，並根據失效分析和根因為產品物料優選、設計改進和失效預防提供技術解決方案。

失效分析方法：

分析思路要點：

對具體服役條件下的零件作具體分析，從中找出主要的分析方式及主要失效抗力指標；

運用金屬學、材料強度學和斷裂物理、化學、力學的研究成果，深入分析各種失效現象的本質；主要失效抗力指標與材料成分、組織和狀態的關系，提出改進措施；

根據「不同服役條件要求材料強度與塑性、韌性的合理配合」這一原則，分析研究失效零件現行的選材、用材技術條件是否合理；

用局部復合強化，克服零件上的薄弱環節，爭取達到材料的等強度設計。

在進行失效分析和提出改進措施時應注意幾個結合：

設計、材料與工藝相結合；

結構強度與材料強度相結合；

宏觀規律與微觀機理相結合，斷口宏觀分析與微觀分析相結合。

⑸ 如何對材料失效分析

失效主要是在產品的製造、試驗、運輸、存儲和使用等過程中發生的。
863檢測
深圳市材料表面分析檢測中心

⑹ 失效分析

國家有色金屬及電子材料分析測試中心作為我國有色金屬檢測領域的權威機構，專業從事機械零部件、工程部件等非正常斷裂或腐蝕引起的工程失效分析工作。 失效分析對於提高產品質量和防止事故重演特別重要。十幾年來，我們對飛機、潛艇、坦克、大功率內燃機、大容量發電機組、高壓輸電設備、多種重要民用設施進行了失效分析工作，取得了明顯效果
失效分析工作是一個及其復雜的過程，它需要多學科相互交叉。我中心擁有先進的分析檢測裝備，齊全的材料分析檢測方法與標准，經驗豐富的專業技術隊伍，可以綜合分析和評價有色金屬材料斷裂、腐蝕失效的原因和機理；同時，中心作為獨立的第三方檢測機構，出具的報告客觀科學准確公正，不管是對委託方還是其它方而言都是依據事實和分析測試結果來分析。

分析手段：
化學分析：重量法，容量法，分光光度法
儀器分析：輝光放電質譜、電感耦合等離子體質譜，電感耦合等離子體發射光譜，原子吸收光譜、X-射線熒光光譜、離子色譜、火花直讀光譜、金屬材料中氣體成分分析等。
微觀組織與結構分析：超高壓電子顯微鏡，高分辨透射電子顯微鏡，場發射掃描電子顯微鏡，掃描電子顯微鏡，分析電鏡，X射線衍射儀，金相顯微鏡
力學與物理性能測試：萬能材料試驗機及高低溫裝置，持久蠕變試驗機，金屬疲勞試驗機，應力腐蝕試驗機，工藝性能試驗，硬度測試，金屬耐候性試驗，金屬耐腐性能測試，金屬塗層機表面測試。

服務案例：中心開展了大量失效分析工作，服務客戶達數百例，部分案例如下：
1、大型熱電廠換熱器銅管材腐蝕斷裂分析評價；
2、鐵路電力機車銅導線變形失效分析；
3、切諾基汽車分動箱斷裂失效分析；
4、大功率柴油發動機曲軸及動力箱失效分析；
5、特種功能陶瓷失效分析等；
6、大型制氧機冷箱主冷管微爆穿孔失效分析
7、坦克鑄鋁冷卻風扇斷裂失效分析
8、軍工用氧化鈹事故的應急分析及事故原因分析
9、鐵路電氣化電纜支架及相關另部件失效分析
10、華北輸電線路支架失效分析
11、內燃機車發動機氣缸失效分析
12、坦克發動機氣缸蓋失效分析
13、合成纖維生產線送料桿失效分析
14、鏟車用軸斷裂失效分析
15、民用各種供水、供熱設備的管道和各種閥門的失效分析
16、鋁基復合材料斷裂機制的分析
17、油田用鋼絲繩失效原因的分析
18、人體植入材料斷裂失效分析
19、汽車發動機蓋用鑄造鋁－硅合金斷裂分析，
20、飛機發動機解剖分析
…………
案例介紹
大型制氧機冷箱主冷管微爆穿孔失效分析
某煤化工公司的制氧機在啟用不久後出現了冷箱主冷管彎道內弧處穿孔失效，給該企業造成了巨大損失。為防止此類事故再次發生，針對大型制氧機冷箱主冷管微爆穿孔事故開展了失效分析，成功找到了事故的根源，主要原因是液氧流動死區干蒸發形成的有機物結晶並富集在管壁內側，靜電放電時引起微爆燃燒而穿孔，且失效部位在焊縫處；採用高鎳、錳不銹鋼冷鐵襯套，正是這種材料加速了爆炸燃燒的劇烈程度。建議企業加強設備運行管理，降低液氧中有機物含量，改進冷鐵類型等措施來防止穿孔事故。
客戶反饋意見及評價：數據准確，分析到位，找到了事故的根源，避免類似事故的再次發生