RFPA Realistic Failure Process Analysis
PFMEA的严重度频度探测度评分准则
PFMEA的严重度频度探测度评分准则PFMEA（Process Failure Mode and Effects Analysis），中文为过程失效模式和影响分析，是一种用于识别和评估潜在过程故障模式及其对产品质量造成的影响的方法。
在PFMEA中，严重度（Severity）、频度（Occurrence）和探测度（Detection）是评估风险的三个关键指标。
严重度（Severity）指的是当失效发生时，对产品质量造成的影响程度，评估失效对产品或顾客的影响有多严重。
评价严重度时，通常使用一个评分系统，其中每个等级对应不同程度的影响。
以下是一个例子：1-极低的严重度：失效不影响产品性能或顾客安全2-低的严重度：失效会导致轻微的降低产品性能或顾客满意度，但不影响顾客安全3-中等严重度：失效会导致明显的降低产品性能或顾客满意度，但不影响顾客安全4-高的严重度：失效会导致产品完全失效或明显降低顾客安全频度（Occurrence）是指失效在过程中发生的概率。
评估频度时，可以考虑失效的历史数据、过程控制水平、操作员的熟练程度等因素。
以下是一个例子：1-极低的频度：失效几乎不会发生，或发生的概率非常低2-低的频度：失效的概率较低，但不可忽略3-中等频度：失效的概率较为普遍，但不是非常常见4-高的频度：失效非常常见，几乎每次都会发生探测度（Detection）是指在当前的检测和控制环境中，能够及时检测和预防失效的能力。
评估探测度时，可以考虑当前的检测方法、控制措施、操作员的能力等因素。
以下是一个例子：1-控制措施可以有效地检测和防止失效的发生2-控制措施可以部分地检测和防止失效的发生3-控制措施的效果不确定4-控制措施无法有效地检测和防止失效的发生以上是一个评分准则的简单示例。
在实际应用中，可以根据具体的行业和产品特点，设计适合的评分准则。
在进行PFMEA分析时，将严重度、频度和探测度综合在一起，可以计算出一个“风险优先指数”（Risk Priority Number，RPN）。
Z1东大岩石破裂自然奖项目公示培训资料
Z1东大岩石破裂自然奖项目公示推荐2016年度国家自然科学奖项目公示一、项目名称岩石破裂过程灾变机理与失稳前兆规律二、推荐单位意见矿山开采和岩石工程开挖引起的灾害造成大量的人员伤亡和财产损失。
开采或岩石工程开挖诱发的许多工程灾害都与岩石破裂过程失稳有关，岩石破裂过程灾变机理与失稳前兆规律是认识灾害发生的机理和进行灾害预警的关键性理论与技术问题。
本项研究从实验研究、数值模拟方法研究及其工程应用等方面，系统地研究了岩石破裂过程灾变机理与失稳前兆规律，创建了岩石破裂过程失稳的数值模拟方法RFPA，为岩体工程灾害研究提供了新的分析工具，推动了岩石破坏力学的发展；研究形成了以岩石微破裂监测与并行数值模拟相结合的工程岩体灾害预警新方法，在10余个典型或重大工程中得到成功应用，通过现场工程措施的实施，确保了岩石工程的安全，创造了可观的经济效益和社会效益。
该项目创建了岩石破裂过程失稳的数值模拟新方法，并为国内外同行广泛应用，在国际上具有重要的学术影响。
发表20篇论著总计被他引3476次，其中被SCI-E他引541次、CPCI-S他引258次、CNKI他引2677次。
包括原国际岩石力学学会主席C.Fairhurst教授、J.A.Hudson教授在内的1000多位国内外专家，都在公开出版物中给予了正面引用与评价。
课题组为我国岩石力学界培养了第一个国际岩石力学学会Rocha奖获得者，实现了国际岩石力学学会设奖27年来我国零的突破。
国内外学者应用岩石破裂过程分析系统RFPA获得硕士、博士学位论文的达到60余篇。
本项成果已在加拿大、瑞典、香港及国内30余所高校或研究机构得到应用，协助国内十余所高校挂牌成立了与岩石破坏机理分析相关的“数值实验室”，并在济钢张马屯铁矿突水、淮南矿业集团瓦斯突出、唐钢矿业公司突冒突涌、锦屏二级水电工程隧道施工岩爆等灾害的监测预警中得到应用，为确保岩石工程安全提供了新的手段，取得了较好的经济效益和社会效益。
岩石单轴压缩、拉伸、巴西劈裂数值实验模拟
2.1 软件的基本原理
RFPA 是一个以弹性力学为应力分析工具、以弹性损伤理论及其修正后的 Coulomb 破坏准则为介质变形和破坏分析模块的真实破裂过程分析系统。 其基本 思路是： 1）材料介质模型离散化成由细观基元组成的数值模型，材料介质在细观上 是各向同性的弹-脆性或脆-塑性介质； 2）假定离散化后的细观基元的力学性质服从某种统计分布规律（如 weibull 分布），由此建立细观与宏观介质力学性能的联系； 3）按弹性力学中的基元线弹性应力、应变求解方法，分析模型的应力、应 变状态。RFPA 利用线弹性有限元方法作为应力求解器； 4）引入适当的基元破坏准则（相变准则）和损伤规律，基元的相变临界点 用修正的 Coulomb 准则； 5）基元的力学性质随演化的发展是不可逆的； 6）基元相变前后均为线弹性体； 7）材料介质的裂纹扩展是一个准静态过程，忽略因快速扩展引起的惯性力 的影响。
2.2 软件的网格划分
RFPA 选取等面积四节点的四边形单元剖分计算对象。为了使问题的解答足 够精确，RFPA 方法要求模型中的单元足够小（相对于宏观介质），以能足够精
确的地反映介质的非均匀性。但它又必需足够大（包含一定数量的矿物和胶结物 颗粒，以及微裂隙、孔洞等细小缺陷），因为作为子系统的单元实际上仍是一个 自由度很大的系统，它具有远大于微观尺度的细观尺度。这以要求正是为了保证 使剖分后的单元性质尽量接近基元性质。尽管这样会增加计算量，但是问题的处 理变得简单， 而且随着计算机技术的高速发展， 计算机瓶颈的影响将会逐渐消除。 由于模型中的基元数量足够多，宏观的力学行为，本质上是介质大量基元力学行 为的集体效应。
（a）step42-01
（b）step52-02
（c）step70-06
图 3、RFPA 模拟单轴拉伸条件下的破坏过程、最大主应力场、声发射累计分布图
机械加工pfmea案例
日期(修订)Revised date采取的措施及生效日期Action Taken &Effective Date 严重度Seve ruty 频度Occ yran ce探测度Dete ctionRPN10.Raw material in coming 来料4transit method was unreasonable 搬运方法不合理2648NA NA NA NA NA NA NAФ28-0.036Supplier's dimension out of spec供应商生产尺寸超差3354NA NA NA NA NA NA NAAmericancode:AISI 12158Supplier delivery wrong material供应商送错材料2696Check certificate of raw materials in line with the label of raw materials检查材质证明与原材料标识一致Warehouse keeper仓库管理员11-15Warehouse keeper confirm delivery list and the raw material certification 库管员确认送货单和材质证明816488Supplier production control out of spec.供应商材质成份控制超差2696Send the material to thethird party to conduct anoverall checking once ayear每年一次第三方原材料检测Quality department 质量保证部11-19The material'schemicalcomposition areall according with Spec.确定化学成份符合规定81648Issue Material 发料6Warehouse keeper issue wrong material 仓库发料错误1318NA NA NA NA NA NA NA201.Turning Facing 光平面3Tools wear 刀具磨损2318NA NA NA NA NA NA NA202.Drilling hole 钻孔Φ5.46Tools wear 刀具磨损2336NA NA NA NA NA NA NA203.Brilling Hole 镗孔（20）Φ5.6 +0.26Tools wear 刀具磨损3354NA NA NA NA NA NA NATransit way was regulated 规定搬运方法Incoming Inspection 来料检验Surface crash 表面碰伤****-FMEA-******Potential Failure Mode and Effects Analysis (Process FMEA)潜在的失效模式及后果分析FMEA 日期（原始）Date (Orig.)Dimension out of tolerance 尺寸超差Dimension out of tolerance 尺寸超差Dimension out of spec 尺寸超差The material's chemicalcomposition are out of spec.材料成份超差Issue wrong material发错材料Face is not flat 端面不平整严重度（S)Seve rity过程分类Proce ss Classi ficatio nincoming inspection 来料检验Material type wrong 材料牌号不对Impact machining 影响后续加工过程步骤/功能 Process Step /Function要求Requirements 潜在失效模式Potential Failure Mode 潜在失效后果Potential Effect of Failure零件程序编号 /版本号Part Program No./Rev.核心小组Core Team零件名称 /客户图号 /版本：Part Name /Drawing No. / Rev.初始生产日期Orignal Production Date编制者 Prepared By过程责任Process Responsibility 潜在失效起因Potential Cause of Failure 频度（O)O ccurre nce产品分类ProductClassificatio n现行过程控制预防Current Process Controls Prevention现行过程控制探测Current Process Controls delection 探测度（D）Dete ctionRPN 建议措施Recommended Action责任和目标完成日期Responsibility &Target Completion Date措施执行结果Action Results Incoming Inspection 来料检验Warehouse keeper checks the raw material according with delivery list仓库人员按送货单检查原材料1.Incoming inspection engineer check with material certification2.Send the material to the third party to conduct an overall checking once three years 1.来料检验核对材料证书2.每3年一次第三方原材料检测Operator and warehouse keepercheck each other操作员人员和仓库管理员互相检验Checking dimensions on line 在线检查尺寸Checking dimensions on line 在线检查尺寸Checking dimensions on line 在线检查尺寸Supplier provide material certification供应商提供材质证书1.Check purchasing order of raw material2.Supplier should inform us before delivery1.材料订购进行审核2.供应商送货之前提前通知Supplier provide material certification供应商提供材质证书Paint the different color at the barend to manage different rawmaterial材料进行颜色管理1.Estimate the tool life, change tools periodically2.Correct the tooling parameters periodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, change tools periodically2.Correct the tooling parameters periodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, change tools periodically2.Correct the tooling parameters periodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正Customer dissatisfaction客户不满意Can't be machined 无法加工Impact the functionality of parts影响零件使用性能Impact the functionality of parts影响零件使用性能1.Impact machining2.Impact function ofparts1.影响后续加工2.影响产品使用功能Impact machining 影响后续加工Impact machining 影响后续加工Effective Date ruty ce ctionn n203.Brilling Hole镗孔（32,42）20°5Tools wear刀具磨损3345NA NA NA NA NA NA NA （19）Φ5.9±0.15Tools wear刀具磨损3345NA NA NA NA NA NA NA （15）14.5+0.26Tools wear刀具磨损3354NA NA NA NA NA NA NA204 Reameringhole铰孔（21）Φ5.5 +0.02/-0.0058Tools wear刀具磨损441281.Determine the toolmaterial and enactmenttool life2.Determine theprocess parameters onthe machine3.SPC control1.确定刀具材质和设定刀具使用寿命2.确定过程参数3.SPC控制TechnologyDepartment技术部ProductionDepartment生产部11-171.Tool materialand tool lifeweredetermined.2.PPK≥1.67.1.刀具材质和刀具寿命已经确定2.PPK≥1.6782464205. Dilling hole钻孔Φ104Tools wear刀具磨损2324NA NA NA NA NA NA NA206. Boring hole镗孔（18）Φ12.2+0.04/08Tools wear刀具磨损441281.Determine the toolmaterial and enactmenttool life2.Determine theprocess parameters onthe machine3.SPC control1.确定刀具材质和设定刀具使用寿命2.确定过程参数3.SPC控制TechnologyDepartment技术部ProductionDepartment生产部11-171.Tool materialand tool lifeweredetermined.2.PPK≥1.67.1.刀具材质和刀具寿命已经确定2.PPK≥1.6782464（16）17.5 +0.02/-0.036Tools wear刀具磨损3354NA NA NA NA NA NA NAChecking dimensions on line在线检查尺寸Dimension out oftolerance尺寸超差Customer dissatisfaction客户不满意1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正Dimension out oftolerance尺寸超差Dimension out oftolerance尺寸超差Dimension out oftolerance尺寸超差Dimension out oftolerance尺寸超差Dimension out oftolerance尺寸超差Dimension out oftolerance尺寸超差Customer dissatisfaction客户不满意Customer dissatisfaction客户不满意Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正Customer dissatisfaction客户不满意Impact assembly影响客户装配Impact machining影响后续加工Impact assembly影响客户装配Effective Date ruty ce ctionn n206.Boring hole镗孔（37）61,Tools wear刀具磨损2,The machine centerline offset机床中心线偏移3354NA NA NA NA NA NA NA207. Turning OutsideDiameter车外圆（4）Φ14.035Tools wear刀具磨损3345NA NA NA NA NA NA NA（5）Φ12.6±0.035Tools wear刀具磨损3345NA NA NA NA NA NA NA（1）Φ16.18 0/-0.046Tools wear刀具磨损3354NA NA NA NA NA NA NA（25）45.6°±5°4Tools wear刀具磨损3336NA NA NA NA NA NA NA208.Groovin g 割槽（2）Ф 14+0.057Tools wear刀具磨损441121.Determine the toolmaterial and enactmenttool life2.Determine theprocess parameters onthe machine3.SPC control1.确定刀具材质和设定刀具使用寿命2.确定过程参数3.SPC控制TechnologyDepartment技术部ProductionDepartment生产部11-171.Tool materialand tool lifeweredetermined.2.PPK≥1.67.1.刀具材质和刀具寿命已经确定2.PPK≥1.6772456（11）2.2 +0.2/06Tools wear刀具磨损3354NA NA NA NA NA NA NA（26）R0.1 +0.1(2X)5Tools wear刀具磨损3345NA NA NA NA NA NA NA 1.Dimension out oftolerance2.Surface is rough1.尺寸超差2.表面粗糙Dimension out oftolerance尺寸超差Dimension out oftolerance尺寸超差1.Dimension out oftolerance2.Surface is rough1.尺寸超差2.表面粗糙Dimension out oftolerance尺寸超差Dimension out oftolerance尺寸超差Dimension out oftolerance尺寸超差Dimension out oftolerance尺寸超差Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically3,Setup the machine center lineperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正3.定期调整机床中心1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正Impact functionality影响使用性能Customer dissatisfaction客户不满意Customer dissatisfaction客户不满意Customer dissatisfaction客户不满意Customer dissatisfaction客户不满意Impact assembly影响客户装配Customer dissatisfaction客户不满意Customer dissatisfaction客户不满意(36)tolerance尺寸超差Effective Date ruty cectionn n212Boring Hole 镗孔(30)0.1*45°5Tools wear 刀具磨损3345NA NA NA NA NA NA NA(13)2.5+0.26Tools wear 刀具磨损3354NA NA NA NA NA NA NA(12)1.2±0.0256Tools wear 刀具磨损3354NA NA NA NA NA NA NA(35)6The machine center offset机床中心线偏移3354NA NA NA NA NA NA NA(24)Φ13 +0.048Tools wear 刀具磨损3496 1.Determine the tool material and enactment tool life2.Determine theprocess parameters on the machine3.SPC control1.确定刀具材质和设定刀具使用寿命2.确定过程参数3.SPC 控制Technology Department 技术部Production Department 生产部11-171.Tool material and tool life weredetermined.2.PPK ≥1.67.1.刀具材质和刀具寿命已经确定2.PPK ≥1.6782464213.Turning Outside Diameter 车外圆(6)Φ14.6+0.16Tools wear 刀具磨损3354NA NA NA NA NA NA NA(29)0.2±0.1*45°4Tools wear 刀具磨损2324NA NA NA NA NA NA NA(9)3.8+0.16Tools wear 刀具磨损3354NA NA NA NA NA NA NA0.2±0.01*45°5Tools wear 刀具磨损3345NA NA NA NA NA NA NAChecking dimensions on line 在线检查尺寸Checking dimensions on line 在线检查尺寸1.Dimension out oftolerance2.Surface is rough 1.尺寸超差2.表面粗糙Dimension out of tolerance 尺寸超差Dimension out of tolerance 尺寸超差Dimension out of tolerance 尺寸超差Dimension out of tolerance 尺寸超差Dimension out of tolerance 尺寸超差Dimension out of tolerance 尺寸超差Dimension out of tolerance 尺寸超差Dimension out of tolerance 尺寸超差Checking dimensions on line 在线检查尺寸Checking dimensions on line 在线检查尺寸Checking dimensions on line 在线检查尺寸Checking dimensions on line 在线检查尺寸Checking dimensions on line 在线检查尺寸Checking dimensions on line 在线检查尺寸Checking dimensions on line 在线检查尺寸1.Estimate the tool life, change tools periodically2.Correct the tooling parameters periodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, change tools periodically2.Correct the tooling parameters periodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, change tools periodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.Correct the tooling parameters periodically2.定期对刀具参数进行补正Setup the machine center periodically定期调整机床中心1.Estimate the tool life, change tools periodically2.Correct the tooling parameters periodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, change tools periodically2.Correct the tooling parameters periodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, change tools periodically2.Correct the tooling parameters periodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, change tools periodically2.Correct the tooling parameters periodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, change tools periodically2.Correct the tooling parameters periodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正Customer dissatisfaction 客户不满意Customer dissatisfaction 客户不满意Customer dissatisfaction 客户不满意Impact functionality 影响使用性能Impact assembly 影响客户装配Customer dissatisfaction 客户不满意Customer dissatisfaction 客户不满意Customer dissatisfaction 客户不满意Customer dissatisfaction 客户不满意Effective Date ruty ce ctionn n213.TurningOutsideDiameter车外圆(27)0.3±0.05*20°5Tools wear刀具磨损3345NA NA NA NA NA NA NA (7)19.6+0.05/06Tools wear刀具磨损3354NA NA NA NA NA NA NA(28)0.2±0.05*45°5Tools wear刀具磨损3345NA NA NA NA NA NA NA(3)Φ27.3+0.06/+0.027Tools wear刀具磨损441121.Determine the toolmaterial and enactmenttool life2.Determine theprocess parameters onthe machine3.SPC control1.确定刀具材质和设定刀具使用寿命2.确定过程参数3.SPC控制TechnologyDepartment技术部ProductionDepartment生产部11-171.Tool materialand tool lifeweredetermined.2.PPK≥1.67.1.刀具材质和刀具寿命已经确定2.PPK≥1.6772456 (10)3.6+0.056Tools wear刀具磨损3354NA NA NA NA NA NA NA30Washing清洗6The operater mixdifferent parts操作员将不同零件混合清洗2336NA NA NA NA NA NA NA 6The operater mix thedifferent batch parts操作员将不同批次混合清洗2224NA NA NA NA NA NA NA 6Washing too manypieces one time resultsin parts colliding eachother清洗数量太多导致零件堆积相互碰撞2336NA NA NA NA NA NA NAWashing solution isdurty, parts are notcleaned up completely清洗液脏,零件清洗不干净2336NA NA NA NA NA NA NAWashing time short清洗时间短2116NA NA NA NA NA NA NAThe concentration andtemperature don't meetthe requirements清洗液浓度,温度未达指定要求2336NA NA NA NA NA NA NA Dimension out oftolerance尺寸超差Dimension out oftolerance尺寸超差Customer dissatisfaction客户不满意1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正Dimension out oftolerance尺寸超差Dimension out oftolerance尺寸超差6Different parts mixed不同的零件混合在一起Part Surface crash零件表面碰伤Cuting oil not cleanup油污没有清洗干净Dimension out oftolerance尺寸超差Different batches aremix不同批次混在一起Checking dimensions on line在线检查尺寸1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸Checking dimensions on line在线检查尺寸Visual checking目视检查Check the quantity after washing清洗完后核对数量Visual checking目视检查Visual checking目视检查Visual checking目视检查Visual checking目视检查Set up the washing time设定清洗时间1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正Use the dempty washing basket使用空的清洗篮1.Estimate the tool life, changetools periodically2.Correct the tooling parametersperiodically1.估算刀具寿命,定时换刀2.定期对刀具参数进行补正ing different color of flowsheet to distinguish shifts of everyday2.Put the machine no. card on thePut only one layer of parts on thewashing basket清洗篮内只能放一层零件Periodically change washingsolution定期更换清洗液Check washing solution'sconcentration and temperatureperiodically定期检查清洗液浓度与温度Customer dissatisfaction客户不满意Customer dissatisfaction客户不满意Parts can not betraceable零件无法追溯Impact functionality影响功能Customer dissatisfaction客户不满意Customer dissatisfaction客户不满意Customer dissatisfaction客户不满意Customer dissatisfaction客户不满意Effective Date ruty ce ctionn n40Surface of partplate Zn 5~10µm 表面镀Zn5~10µm 61.The concentration ofliquor is low溶液浓度低2.Voltage instability电压不稳定4372NA NA NA NA NA NA NASalt Spray Test198H盐雾试验198小时61.The concentration ofliquor is low溶液浓度低2.Voltage instability电压不稳定4372NA NA NA NA NA NA NA50Final Inspection成品检查6Measure tools notprecise测量工具不精确4248NA NA NA NA NA NA NA 6Parts accumulate collideone another零件堆积相互碰撞4248NA NA NA NA NA NA NA 6Working environmentnot clean工作环净不干净4248NA NA NA NA NA NA NA60Packaging包装72.The intensity ofpacking material is notstrong enough包装材料强度不够3484Inspection packagingmaterial包装材料进货检验Quality department质量保证部11-17Packagingmaterial wereinspected 包装材料进货检验714286Package people iscareless包装人员疏忽3590NA NA NA NA NA NA NA6Package people iscareless包装人员疏忽3590NA NA NA NA NA NA NA61.Have chips adhere onthe packing material2.Packagingenvironment not clean1.包装材料上粘有碎屑2.包装环境不干净3236NA NA NA NA NA NA NA70检验/入库Inspection / Storing 6Package people iscareless包装人员疏忽3236NA NA NA NA NA NA NA80检验/出货Dock audit /Shipment4Shipping people arecareless出货人员疏忽3672NA NA NA NA NA NA NA 4Wrong handling methodduring transportation运输中不正确的搬运方法3672NA NA NA NA NA NA NA ApprovalThe test was unfail试验不合格Impact the functionalityof parts影响零件使用性能1.Check the supplier's test report检查供应商的测试报告2.Send the parts to third party tochecking the thicknessperiodically.定期第三方检测。
rfpa系统介绍
max_ t
t
——最大拉应变
——极限拉应变
§RFPA分析过程流程图
开始
实体建模
实体建模和网格划分，用统计分布函数， 赋每一个基元的刚度和相变值等
施加荷载产生一个新的边界位移或载荷
形成新的刚度矩阵
应力分析
计算基元节点力和位移 是 将相变基元进 行弱化处理
根据相变准则判断 是否有基元相变
线弹性有限 元求解器
请看岩石材料单轴压缩的破坏过程……
岩石材料单轴压缩的破坏过程及声发射
四、RFPA系统平台介绍
§RFPA系统平台介绍
Ⅰ、RFPA系统计算方面的特点：
① 允许模拟计算由于分步开挖引起的应力重新分布对进一步变形和破坏 过程的影响，也就是说在模拟地下开采中伴随的破坏过程时更接近于 实际情况。 ② 可以通过专门提供的作图工具和参数输入模块，在模型中考虑模拟材 料的微观缺陷，也可以考虑节理、裂隙等宏观缺陷。 ③ 可以模拟自重引起的破坏过程，新的RFPA2D软件系统增加了对地 下工程开挖，地下破坏、地表沉陷、采动影响下煤岩顶板冒落、边坡 失稳等问题的模拟功能。 ④ 增加了对多种统计分布函数如韦伯分布、正态分布、均匀分布等在 材料特性中的嵌入，来考虑材料力学参数（强度、弹模等）的非均匀 性分布特征，从而可以从本质上研究岩石变形的非线性特征。 ⑤ 新的RFPA2D软件系统增加了对流固耦合（如：水力压裂、底板突 水、水工中岩石、体渗流）、气固耦合（媒岩体瓦斯突出）、温度应 力场耦合问题的模拟分析功能。 ⑥ 边坡稳定性分析模块，主要为强度折减法和离心机法。
§基元的三种形态
◆ 基质基元；是指基元在模型中的当前功能为实体介质。它 的性能由岩石的本构关系来描述。 ◆ 空气基元；是指基元在模型中的当前功能为虚体特性。当 单元介质在拉应力条件下发生断裂后，形成断裂面。就断 裂面的物理本质而言，也就是应力的传递在此出现不连续 或中断。通常的数值计算方法解决这一问题的方法是将单 元中的节点分开，或者是将单元从模型中去掉。但是，这 样做的结果使得模型的数学处理变得极其复杂，而且一般 不适合多裂纹、特别是多裂纹相互交叉的情形。RFPA系 统采用的裂纹处理方法，即空气基元。当基元介质发生断 裂后，我们不是将该单元从模型中去掉，而是用弹模极低 的基元性质取代原有的实体基元的性质，由于新的基元弹 模极低，可以近似的认为实体介质的行为已不存在，这样 在不改变模型数学结构的前提下，却可以使得模型在总体 特性上能够反映出因基元破裂而引起的物理特性的改变。
碾压混凝土在单纯水压作用下断裂过程的数值分析
碾压混凝土在单纯水压作用下断裂过程的数值分析摘要: 本文以碾压混凝土重力坝为研究背景，考虑了碾压混凝土的多相非均匀性细观结构特征，采用rfpa分析系统对在单纯水压作用下，碾压混凝土水平软弱层面的破坏全过程进行了模拟分析。
通过模拟，给出了碾压混凝土层面破坏过程的应力、弹性模量以及水压力的分布图,得到了起裂荷载、失稳荷载以及临界裂缝扩展长度等参数，并计算得到了不同水压初值情况下碾压混凝土的双k断裂韧度，并对碾压混凝土层面破坏过程进行了分析。
结果表明,起裂韧度随着水压初值的增加而减小，而失稳韧度随水压初值的增加总体上呈增大的趋势。
关键词: 碾压混凝土；水压力；软弱层面；破坏过程；数值模拟；abstract: based on the roller compacted concrete gravity dam as the research background, the roller compacted concrete multiphase inhomogeneous microstructure, using the rfpa analysis system in simple under the action of water pressure, simulation analysis of the whole process of roller compacted concrete horizontal weak layer damage was done. through the simulation, gives the concrete dam failure process of stress, elastic modulus and water pressure distribution map, the cracking load, failure load and the critical crack length and other parameters, and calculated the fracture toughness ofk different initial conditions of hydraulic roller compacted concrete, and the concrete dam failure process are analyzed. the results show that, the initiation toughness decreases with increase of pressure value, while the unstable fracture toughness with the overall increasing trend of increasing water pressure value.keywords: rcc; water pressure; the weak bedding; failure process; numerical simulation;tv544+.921一绪论由于碾压混凝土坝是混凝土分层碾压浇筑的，则坝体的施工层面是坝中的薄弱环节，是坝体防渗的薄弱区域，可能发展成为渗流的集中通道和抗滑稳定的薄弱面。
岩石边坡潜在失稳区域微震识别方法_徐奴文
第30卷第5期岩石力学与工程学报V ol.30 No.5 2011年5月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering May，2011 岩石边坡潜在失稳区域微震识别方法徐奴文1，2，唐春安1，2，周 钟3，李 宏2，沙 椿3，马天辉2(1. 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连 116024；2. 大连理工大学岩石破裂与失稳研究中心，辽宁大连 116024；3. 中国水电工程顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)摘要：为深入研究锦屏一级水电站左岸边坡深部岩体微震活动规律并评价边坡稳定性，在已有微震监测资料基础上，结合常规监测数据，并借助RFPA有限元数值模拟手段，分析左岸边坡深部岩体微破裂萌生、发育和扩展的演化机制，解释高程1 829 m处2#固结灌浆平洞多点位移计变化与微震事件时空分布规律之间的内在联系，再现典型剖面边坡渐进破坏全过程，重点阐述高程1 885 m坝顶平台裂缝形成机制。
综合施工工况和工程地质情况分析，表明微震监测系统可以有效地识别和圈定边坡深部岩体微破裂区域和潜在滑裂面，边坡外观变形及微震活动性与该部位地质构造及灌浆活动有密切关系，灌浆导致的应力重分布和边坡内部天然裂隙带错动变形是诱发高程1 885 m坝顶平台裂缝的主要原因。
研究结果为更好地理解和分析复杂应力条件下岩石边坡变形及其微震活动性诱发失稳机制提供重要的参考。
关键词：边坡工程；锦屏一级水电站；岩石边坡；微震监测；多点位移计；真实破裂过程分析软件；数值模拟中图分类号：P 642 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2011)05–0893–08IDENTIFICATION METHOD OF POTENTIAL FAILURE REGIONS OF ROCK SLOPE USING MICROSEISMIC MONITORING TECHNIQUEXU Nuwen1，2，TANG Chun′an1，2，ZHOU Zhong3，LI Hong2，SHA Chun3，MA Tianhui2(1. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering，Dalian University of Technology，Dalian，Liaoning116024，China；2. Center for Rock Instability and Seismicity Research，Dalian University of Technology，Dalian，Liaoning116024，China；3. HydroChina Chengdu Engineering Corporation，Chengdu，Sichuan610072，China)Abstract：Based on the results of microseismic monitoring data recorded，the law of microseismicity occurring in the deep rock masses at left bank slope of Jinping I hydropower station is investigated；and the slope stability is evaluated combining with conventional measurement data and numerical simulation using realistic failure process analysis(RFPA) approach. The following aspects are taken into consideration：(1) The evolution mechanism of micro-fractures initiation，growth and expansion in deep rock masses of rock slope is performed. (2) The internal relation between tempo-spatial distribution regularity of microseismic events and variances of multiple position extensometers in consolidation grouting tunnel #2 at the elevation of 1 829 m are interpreted. (3) The full progressive failure processes of rock slope with typical section have been reproduced. (4) The generation mechanism of cracks in the platform of dam crest at the elevation of 1 885 m is in-depth analyzed. Incorporating with site operation conditions and engineering geology，this leads to conclusions：Firstly，microseismic monitoring network installed at right bank slope could availably identify and delineate failure regions and potential sliding surface in deep rock masses. Secondly，visual deformation of rock slope and microseismicity are closely related to收稿日期：2011–01–20；修回日期：2011–03–05基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)项目(2007CB209400)；国家自然科学基金重大国际合作项目(50820125405)；国家自然科学基金资助项目(50809012)作者简介：徐奴文(1981–)，男，2005年毕业于武汉科技大学土木工程系，现为博士研究生，主要从事岩土工程稳定性与微震监测方面的研究工作。
新版APQP-49项活动思维导图
APQP产品质量先期策划:491.计划和确定项目Plan and defineprogram 13=6+701. 顾客的声音Voice of the customer(VOC)02. 业务计划和营销策略Business plan and marketing strategy(VOB)03. 产品/过程标杆数据Product/process benchmark data(VOP)04. 产品/过程假设Product/process assumptions(VOP)05. 产品可靠性研究Product reliability studies06. 顾客输入Customer inputs07. 设计目标Design goals08. 可靠性和质量目标Reliability and quality goals09. 初始材料清单 Preliminary bill of material10. 初始过程流程图: Preliminary Process flow chart11. 初始产品和过程特殊特特性清单: Preliminary identification of special product and process characteristics12. 产品保证计划Product assurance plan13. 管理者支持Management support2.产品设计和开发Product designand development 1301. 设计失效模式及后果分析: Design failure mode and effects analysis02. 可制造性和装配设计: Design for manufacturability andassembly(DFM/A)03.设计验证: Design verification(DV)04. 设计评审: Design reviews(DR)05. 样件制造控制计划: Prototype build- control plan06. 工程图样Engineering Drawings07. 工程规范Engineering Specifications08. 材料规范Material Specifications09. 图样和规范的更改Drawing and specification changes10. 新设备、工装和设施要求New equipment, tooling and facilities requirements11.产品和过程特殊特性: Special product and process characteristics12. 量具/试验设备要求Gages/testing equipment requirements13. 小组可行性承诺和管理者支持Team feasibility commitment and management support3.过程设计和开发Process designand development 1101. 包装标准和规范Packaging standards and specifications02. 产品/过程质量体系评审Product/Process Quality system reivew03. 过程流程图: Process flow chart04. 工厂平面布置图Floor plan layout05. 特性矩阵图 Characteristics Matrix06. 过程失效模式及后果分析: Process failure mode and effects analysis07. 试生产控制计划: Pre-launch control plan08. 过程指导书：Process instructions09. 测量系统分析计划: Measurement systems analysis plan10. 初始过程能力研究计划Preliminary process capability study plan11. 管理者支持Management support4.产品和过程确认Product andprocess validation 801. 试生产Significant Production Plan02. 测量系统分析: Measurment systmes analysis03. 初始过程能力研究: Preliminary process capability study04. 生产零件批准: Production part approval05. 生产确认试验: Production validation testing06. 包装评估: Packaging evaluation07. 生产控制计划: Production control plan08. 质量策划认定和管理者支持: quality planning sign-off and management support5.反馈评定和纠正措施Feedback,assessment and correctiveaction: 401. 减少变差Reduced variation02. 增进顾客满意Improved customer satisfaction03.增进交付和服务Improved delivery and service04. 习得经验/最佳实践的有效应用Effective use of lessons learned/best practicsePPAP01.设计记录Design record02.工程变更文件Authorized engineering change documents03.顾客工程批准Customer engineering approval04.DFMEA05.过程流程图: Process flow diagram06. PFMEA07. 控制计划: CP08. 测量系统分析研究: MSA studies09. 全尺寸测量结果Dimensional results10. 材料/性能试验结果的记录Records of material/ performance test results11. 初始过程研究Initial process studies12. 合格实验室的文件要求Qualified laboratory documentation13. 外观批准报告Appearance approval report AAR14. 生产件样品Sample production parts15. 标准样品Master sample16. 检查辅具Checking aids17. 顾客的特殊要求Customer-specific requirements18. 零件提交保证书Part submission warrant PSW。
岩爆分析、监测与预警
600 500 400 300 200 100 0 0 20 40 60
369 269 186
80
100
120
加载步/N
单轴压缩破坏过程模拟图
（4）卸载问题是加载路径问题
大连理工大学
累积声发射数/N
518
6426
7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
声发射数/N
一、岩爆机理研究
岩爆研究方法中的几个关键问题
脆性破坏应力跌落引起应力转移
（1）脆性破坏是岩爆的本质
大连理工大学
一、岩爆机理研究
Study of Rockburst Mechanism
70m
75m
（1）脆性破坏Leabharlann 岩爆的本质大连理工大学一、岩爆机理研究
Study of Rockburst Mechanism
70m
75m
（2）拉伸破裂是岩石脆性破裂的主要形式
大连理工大学
一、岩爆机理研究
Study of Rockburst Mechanism
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -5 -0.2 0 -0.4 -0.6 -0.8 -1 5 10 15 20
（3）非均匀性是岩爆监测预警的关键
大连理工大学
一、岩爆机理研究
RFPA modeling
大连理工大学
（1）脆性破坏是岩爆的本质
大连理工大学
一、岩爆机理研究
Study of Rockburst Mechanism
岩爆研究方法中的几个关键问题
真实照片 数值试样
穿晶破裂
沿晶破裂
（1）脆性破坏是岩爆的本质
大连理工大学
一、岩爆机理研究
基于RFPA-HF方法的压裂裂缝模拟
基于RFPA-HF方法的压裂裂缝模拟肖雯【摘要】RFPA-HF(Rock Failure Process Analysis-Hydraulic Fracturing)是基于有限元技术的模拟新方法,适用于模拟分析非均质岩石条件下压裂裂缝的起裂和扩展.通过对该方法的机理分析确定其针对非均质岩层压裂模拟的准确性,建立了一种新的细观单元渗流-应力-损伤耦合模型,并将其应用于滩坝砂储层压裂模拟中,取得良好结果.通过模拟得知在以薄互层为特点的滩坝砂储层中,对于垂直井和水平井来说,形成有效裂缝所需的压裂压力值差异不大,考虑产能因素应采用水平井开发.基于RFPA-HF技术的数值实验方法,对压裂相关设计、施工具有参考和指导意义.【期刊名称】《承德石油高等专科学校学报》【年(卷),期】2016(018)006【总页数】4页(P22-24,30)【关键词】RFPA-HF;有限元;压裂;非均质;滩坝砂储层【作者】肖雯【作者单位】胜利油田分公司石油工程技术研究院,山东东营 257000【正文语种】中文【中图分类】TE122裂缝起裂、扩展、合并机理的研究对于压裂工艺发展、现场施工具有重要意义。
近几年国内在分析裂缝扩展规律时往往采用理想化的、简化的二维或三维模型，因与实际情况不符，模型所体现的扩展规律不够准确。
RFPA-HF(Rock Failure Process Analysis-Hydraulic Fracturing)是基于有限元技术的模拟新方法，该数值模拟方法基于Biot固结理论和Terzaghi的有效应力原理，同时考虑了应力和损伤变量对渗透率的影响，因此适用于模拟分析非均质岩石条件下压裂裂缝的起裂和扩展[1]，对相关设计、施工具有重要的参考和指导意义。
RFPA-HF基于Coulomb破坏准则和弹性损伤理论并将弹性力学用于应力分析[2]。
其应用流程如下：首先建立脆(塑)性岩石的数值模型，然后通过假设其基元的力学性质服从某统计规律与宏观介质力学形成联系。
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目录第1章RFPA方法要点...................... 错误!未指定书签。
1.1 RFPA程序原理...................... 错误!未指定书签。
1.2 RFPA3D-Parallel可研究的问题：....... 错误!未指定书签。
failure analysis全英文解释
failure analysis全英文解释
5. Failure prevention: Recommendations and corrective actions are proposed to prevent similar failures in the future. This may involve design changes, process improvements, or enhanced maintenance procedures.
2. Data collection: Relevant data, such as operating conditions, maintenance records, anollected to provide insights into the failure.
4. Failure mode determination: The specific failure mode, such as fatigue, corrosion, or manufacturing defect, is determined based on the analysis of the failed component.
8D报告范例
Responsible（负责人）
StandardiБайду номын сангаасation（标准化）
D8 Problem Close （问题关闭）
Responsible（负责人）
Prepared By/Date：
Approved By/Date：
备注：正常情况下，外协厂商请在3个工作日内完成，除非得到许可。 Remark：Normally，Please complete this report within 3 working days for local supplier，unless HT QE agreed。
Name（姓名）
Emergency Response Action（紧急应变行动）
D3 Emergency Response Action Effectiveness（有效性） （紧急应变行动）
Division（部门） Responsible（负责人） Responsible（负责人）
Escape cause investigation（流出原因分析）
Responsible（负责人）
Rootcause Analysis（产生原因分析） D4 Failure Analysis （失效分析）
Systemic cause Analysis（系统面原因分析）
Responsible（负责人） Responsible（负责人）
Corrective action（纠正行动）
D5 Corrective action
（纠正行动）
Responsible（负责人）
Preventive action（预防措施）
D6 Preventive action
（预防措施）
煤矿回采巷道底鼓变形及其破裂过程模拟
煤
炭
工
程
研究探讨
煤矿回采巷道底鼓变形分析及其破裂过程模拟
李常文
（ 中煤国际工程集团 沈阳设计研究院，辽宁 沈阳 110015 ）
要： 文章建立了巷道围岩变形的力学模型， 基于软岩的膨胀理论与层状底板的应力状 态，分析软岩回采巷道底鼓发生过程， 计算膨胀引起变特性及非均质性 。在岩石破裂过程分析系统 （ RFPA ） 的数值模型中， 引入蠕 变模型及非均质系数，对软岩巷道的变形和底鼓破裂过程进行数值模拟 。从数值模拟结果中可以 看出，在水平恒定荷载及岩体蠕变作用下 ，巷道围岩的应力集中造成巷道底板岩层的初始破坏， 底板岩层出现初始离层； 垂向荷载下降，导致巷道底板出现破裂并发生扩展 ，加快巷道底板岩层 向巷道内移动速度，致使底板发生离层； 随着时间的变化，底板岩层的强度值不断衰减，造成巷 道底板岩层不断向巷道内鼓出，产生挤压流动性底鼓。
LI Chang － wen
（ Shenyang Design and Research Institute，Sinocoal International Engineering Group，Shenyang 110015 ，China）
Abstract： A mechanics model of the surrounding rock along the mine roadway was established． Base on the swelling theory of the software and the stress status of the bedding floor，the floor heave occurred process of the mining gateway in soft rock was analyzed and the floor value occurred by the swelling was calculated． In order to further analyze on the floor heave process of the soft rock roadway， the creep and inhomogeneity of the soft rock were considered． In the numerical model of the rock cracking process analysis system，the creep model and inhomogeneity coefficient were introduced to the numerical simulation of the deformation of the soft rock roadway and the floor heave failure process． The numerical simulation results showed that under the horizontal constant loading and the rock creep role，the stress concentration of the surrounding rock in the roadway caused the initial failure of the floor strata in the roadway and the initial bed separation occurred in the floor strata． Due to the vertical loading reduced， floor cracking and expansion occurred in the roadway， thus the moving speed of the floor strata of the roadway rapidly was enhanced to inner part of the roadway and the bed separation of the floor occurred． With the time varied， the strength value of the floor strata would continuously reduced， floor strata of the roadway could continuously swell to the inner part of the roadway and the squeeze flow floor heave occurred． Keywords： soft rock； floor heave； creep； inhomogeneity； RFPA2D 软岩问题从 20 世纪 60 年代就作为世界性难题被提了 出来，特别是煤矿软岩问题一直是困扰煤矿生产和建设的 重大难题之一 失
RFPA系列软件产品简介_2009版
6．数值试验室构建 ································································································································【产品资料】
真实破裂过程分析系列软件介绍
2．RFPA 软件基本原理
2.1 RFPA 软件概述 真实破裂过程分析（Realistic Failure Process Analysis） 〔简称：RFPA〕 ，RFPA 软件是基于 RFPA 方法（即真实破裂过程分析方法）研发的一个能够模拟材料渐进破坏的数值试验工具。其计 算方法基于有限元理论和统计损伤理论，该方法考虑了材料性质的非均性、缺陷分布的随机性，并 把这种材料性质的统计分布假设结合到数值计算方法（有限元法）中，对满足给定强度准则的单元 进行破坏处理，从而使得非均匀性材料破坏过程的数值模拟得以实现。因 RFPA 软件独特的计算分 析方法，使其能解决岩土工程中多数模拟软件无法解决的问题。
II
【产品资料】
真实破裂过程分析系列软件介绍
目 录
1．概述 ·······················································································································································1 2．RFPA软件基本原理 ·····························································································································2 2.1 RFPA软件概述 ·····························································································································2 2.2 RFPA软件基本原理 ·····················································································································2 3. RFPA2D系列软件的新特点 ·················································································································8 3.1 计算方面的新特点 ·······················································································································8 3.2 使用方面的新特点 ·······················································································································8 4．RFPA2D系列软件 ································································································································10 4.1 二维真实破裂过程分析软件【基本版】——RFPA2D-Basic ··················································10 4.2 二维真实破裂过程分析软件【岩层分析版】——RFPA2D-Strata ·········································13 4.3 二维真实破裂过程分析软件【渗流分析版】——RFPA2D-Flow ···········································14 4.4 二维真实破裂过程分析软件【温度分析版】——RFPA2D-Thermal ·····································15 4.5 二维真实破裂过程分析软件【瓦斯分析版】——RFPA2D-Gasflow······································17 4.6 二维真实破裂过程分析软件【动态分析版】——RFPA2D-Dynamic ····································18 4.7 二维真实破裂过程分析软件【蠕变分析版】——RFPA2D-Creep ·········································19 4.8 二维真实破裂过程分析软件【强度折减版】——RFPA2D-SRM ···········································20 4.9 二维真实破裂过程分析软件【离心加载版】——RFPA2D-Centrifugal ·································22 4.10 二维真实破裂过程分析软件【细观分析版】——RFPA2D-DIP ···········································23 4.11 二维真实破裂过程分析软件【工程建模版】——RFPA2D-Engineering ·····························24 5．RFPA3D系列软件 ································································································································25 5.1 5.2 5.3 5.4 三维真实破裂过程分析软件【基本版】——RFPA3D-Basic ··················································25 三维真实破裂过程分析软件【强度折减版】——RFPA3D-SRM ···········································26 三维真实破裂过程分析软件【工程建模版】——RFPA3D-Engineering ·······························27 三维真实破裂过程分析软件【并行分析版】——RFPA-Parallel ··········································30
三单位全瓷固定桥破坏机理及过程的数值模拟_樊成
第32卷第2期2010年4月沈阳工业大学学报Journal of Shenyang University of TechnologyVo l.32No.2Apr.2010收稿日期：2009－06－30.基金项目：国家自然科学基金资助项目（10672028）；大连市优秀青年科技人才基金资助项目（2009J22DW033）.作者简介：樊成（1976－），男，河北泊头人，讲师，博士，主要从事复合材料损伤破坏机理及数值试验等方面的研究.文章编号：1000－1646（2010）02－0152－05三单位全瓷固定桥破坏机理及过程的数值模拟樊成1a ，韩立赤1b ，陈小冬2，杨菊英1a （1.大连大学a.材料破坏力学数值试验研究中心，b.医学院，辽宁大连116622；2.大连大学附属口腔医院修复科，辽宁大连116021）摘要：针对全瓷桥修复体在临床易发生崩瓷、折裂破坏以及其破坏过程和机理仍不十分明确等问题，采用真实破裂过程分析RFPA 2D系统，模拟了静载荷条件下三单位氧化锆全瓷桥底冠的破坏过程，分析了其破坏机理.应力指纹图和主应力分布图显示全瓷桥的破坏模式属于拉破坏且裂纹最初萌生于全瓷桥连接体下部.对比数值模拟的破坏模式和已有的试验结果，发现二者破坏模式十分吻合.RFPA 2D能够全程逐步自动追踪全瓷固定桥折裂全过程，该项研究可作为试验研究、临床观察研究、全瓷固定桥抗折裂破坏能力研究的一种重要补充手段.关键词：全瓷固定桥；数值模拟；牙科陶瓷；折裂；连接体；氧化锆；破坏机理；破坏模式中图分类号：R 78文献标志码：ANumerical simulation of failure process of three-unit all-ceramicfixed partial dentureFAN Cheng 1a ，HAN Li-chi 1b ，CHEN Xiao-dong 2，YANG Ju-ying 1a（1a.Research Center for Numerical Test on Material Failure ，1b.Medical College ，Dalian University ，Dalian 116622，China ；2.Department of Orthopedics ，Stomatology Hospital of Dalian Universlty ，Dalian 116021，China ）Abstract ：In order to clarify the fracture mechanisms and failure process of three-unit all-ceramic fixed partial denture （FPD ）in clinic ，the RFPA 2D （Realistic Failure Process Analysis ）system was used to simulate the failure process of three-unit zirconia fixed partial denture framework in the static loading condition ，and the corresponding failure mechanism was analyzed.The stress fringe pattern and principal stress distribution figure reveals that the failure mode of all-ceramic fixed partial denture belongs to tensile failure and the crack initiate at the bottom of the all-ceramic fixed partial denture connector.The failure mode obtained using the numerical simulation is well consistent with the previous experimental result.The RFPA 2D can trace the fracture process of all-ceramic fixed partial denture automatically and step-by-step.The present research can be taken as an important complement for both experimental and clinical studies of stress distribution as well as the fracture re-sistance study for all-ceramic fixed partial denture.Key words ：all-ceramic fixed partial denture ；numerical simulation ；dental ceramic ；fracture ；connector ；zir-conia ；failure mechanism ；failure mode牙科陶瓷具有与人自然牙色泽相似、化学稳定性良好和生物相容性等优点，已成为牙科冠桥修复的重要材料［1－2］.然而，由于牙科陶瓷属于脆性材料，因此，其抗拉性能远远低于其抗压性能，从而在咀嚼和咬合过程中产生的拉应力集中，易造成全瓷修复体的折断，限制了其在后牙区修复中的使用.由此可见，应力集中区的识别和预防对提高全瓷修复体抗折裂能力乃至延长其使用寿命等具有重要的意义.目前，很多数值计算方法被用于分析计算机械载荷条件下牙科修复体内的应力场分布情况［3－4］，其中有限单元法应用最为广泛.然而，到目前为止尚未发现能够清楚阐明三单位全瓷固定桥折裂过程及其机理或考虑牙科陶瓷非均质性的相关论文.真实破裂过程分析系统RFPA 2D（Realistic Failure Process Analysis ）适合于陶瓷等脆性材料破坏机理及过程的研究［5］，相对于其他计算程序，其模拟结果能够较好地解释生活实践当中观察到的一些自然现象.该系统最初是以脆性材料破裂过程分析代码和有限元分析方法为基础的，有关程序的详细介绍可参见Liu ［5］和Tang ［6］等相关论文.RFPA 2D系统优点之一是可模拟非均质材料，比如：不同类型复合材料或预置缺陷存在的材料等；RFPA 2D系统另一个优点是采用拉伸截断莫尔库仑准则判断材料是否破坏，从而研究模型结构在不同力学载荷条件下的破坏模式.除此之外，该系统还可以非常清楚直观地观察到各类应力场随裂纹产生、扩展直至宏观破坏的全过程.1材料和方法氧化锆（更精确的描述是：Y-TZP ，钇稳定的正方多晶体氧化锆）是目前强度最高的全瓷材料，而且具有良好的半透明性以及生物相容性.它能够透过约50%的入射光线，从而制作出具有天然牙齿外观的修复体.和以往所知的全瓷系统相比，它具有众多的临床操作优点，可用于前、后任何区域的冠桥修复，克服过去全瓷材料适应证窄的不足，使全瓷美学修复的应用范围显著扩大，同时也带动了全瓷美学修复的发展，满足了广大患者对无金属美学修复的迫切需求.尽管近几年来全瓷修复的临床应用得到国内外学者的极大推广，但临床数据显示这类修复体的折裂率较高，且折裂多发生于固位体和桥体之间的连接体［7］.全瓷固定桥的折裂不仅取决于所使用材料的力学性能，同时还与修复体的几何外形、尺寸等设计因素有关.固体力学在工程应用和材料性能测试时，大多把材料简化成均匀介质，而实际上，材料内部的缺陷、各组成部分的差异等造成了材料各组分间的力学性质参数（弹性模量、强度、泊松比等）在材料内部分布的不均匀［8］.本文采用的RFPA 2D 系统基于有限元理论，认为Y-TZP 陶瓷属于非均质材料，即包含有杂质、孔洞、裂隙或其他缺陷的材料.为了表示材料的非均质特性，本系统采用概率的方法分布其中的缺陷，并且给单元分布不同的力学属性，例如强度、弹性模量和泊松比等.根据，Weibull 他脆性材料中的缺陷分布时是令人满意的［9］.由于陶瓷也属于脆性材料，因此当前研究仍然采用Weibull 分布，其分布模式可采用公式（1）表达φ（σ）=m σ0σσ()0m－1exp －σσ()0[]m（1）式中：φ（σ）———单元力学性质的统计分布密度，MPa －1；m ———分布函数的的形状参数，也叫均质度指数或Weibull 模量；σ0———单元力学性质的平均值；σ———材料基体单元力学性质参数（强度、弹性模量、泊松比等）.本文定义压应力为正，拉应力为负.因此，最大主应力描述压应力，最小主应力描述拉应力.全瓷固定桥受载荷作用发生变形时服从胡克定律，即应力应变关系为线弹性关系，直到材料发生破坏.RFPA 2D程序中采用如图1所示的拉伸截断莫尔库伦准则判断材料是处于弹性状态还是发生破坏，通过单元的弱化来模拟材料的变形、破坏等非连续行为.当单元所受的应力值达到其应力强度时，单元发生破坏.单元破坏以后，假定破坏的单元依然存在，只调整破坏单元的力学参数，使其强度、弹性模量等急剧下降，则在以后的服役过程中已破坏的单元只能承受变形而不能承受较大的载荷.每一步的计算都需要根据强度准则判断是否有单元发生破坏，一旦有新的单元破坏，应力场将发生改变，需对破坏单元进行弱化处理，然后重新进行迭代计算［5］.如此反复直到不再有新的单元破坏发生为止，之后继续施加载荷，重复以上过程，直到宏观破坏为止.图1拉伸截断弹性损伤本构模型Fig.1Elastic damage constitutive model for tensile fracture本文采用RFPA 2D系统对三单位全瓷固定桥的折裂过程进行模拟，以6牙缺失为例，建立如图2所示的二维条件下后牙三单位氧化锆全瓷固定桥模型.模型尺寸是25mm ˑ15mm ，划分为150ˑ200个单元.模型材料计算参数见表351第2期樊成，等：三单位全瓷固定桥破坏机理及过程的数值模拟图2三单位全瓷固定桥数值计算模型Fig.2Numerical simulation model for three-unit all-ceramic fixed partial denture 表1数值模拟材料计算参数Tab.1Parameters used in numerical simulation材料单轴压缩强度MPa 单轴拉伸强度MPa 弹模GPa Weibull 模量泊松比氧化锆3500400220100.25基牙2500500196200.20本文仅限于静态加载模式，且将该问题简化为平面应变问题进行研究.采用位移控制加载方式施加载荷，每步施加0.001mm 的位移增量，总共加载25步.模型受载荷作用后，RFPA 2D 系统开始计算三单位全瓷固定桥的相关变形及其应力等结果.2数值模拟结果分析2.1应力分布和应力指纹图光弹试验是一种采用光学原理研究弹性力学问题的试验分析方法［10］.该试验采用具有双折射性能的透明塑料或高分子材料制成与试验物相似的模型，在载荷作用下用偏振光场照射，可获得干涉条纹图［8］.这些条纹图指示了模型边界和内部各点的应力情况，通过计算便可得出构件内的应力分布规律.RFPA 2D 程序后处理可以得出与光弹试验结果相似的应力指纹图，即准光弹应力干涉条纹图.准光弹应力条纹并不是光学上的干涉条纹，而是应力等级图，不同的应力条纹代表不同应力水平.由应力条纹图不仅可以看出载荷作用下透明材料内的应力分布而且可以看到像陶瓷、钢材这类非透明材料内的应力分布，由此可确定断裂危险区甚至裂纹的初始位置.当前研究、计算得到的各个单元的最大主应力或者最小主应力的条纹图描述非常清楚，如图3所示.由图3可见，加载点附近的压应力最大全瓷固定桥连接体底部的应力模图3最大主应力指纹图和最小主应力指纹图Fig.3Fringe patterns of maximum and minimum principal stress式表明该区为拉应力高度集中地带（箭头所指，颜色越亮表示应力值越高）.同时还可看出全瓷固定桥左侧的拉应力集中程度要大于右侧.因此，全瓷固定桥的破坏极有可能在固定桥左侧连接体的下边缘部位发生.2.2应力分布、破坏模式和破坏过程裂纹初始发生在第12计算步，并且全瓷固定桥的整个折裂过程也从该步开始.图4中，4a 和4b 分别展示了全瓷固定桥破坏过程中不同计算步的最大主应力和最小主应力演化过程.由图4可见，一旦开始加载，最大主应力高度集中于加载点附近（箭头所指，颜色越亮表示应力值越高），相比较而言，在基牙附近连接体底部的集中程度比较低（见图4a 1）；而最小主应力主要集中在桥体附近连接体底部边缘（见图4b 1）.由图4b 2 5可见，裂纹首先萌生于固定桥连接体下部.当前研究中最小主应力代表拉应力，因此，全瓷固定桥的折裂机理应属于拉应力破坏.当裂纹由图4a 2连续扩展到4a 4时，左侧连接体部位的最大主应力集中区逐渐消失.最后，最大主应力集中区转移到右侧基牙附近连接体的左侧部位（见图4a 5）.全瓷固定桥的折裂是从固定桥连接体部位的下边缘开始逐渐向加载点扩展直至完全破坏.根据以上分析可以得出，全瓷固定桥的折裂模式取决于其内部应力分布及折裂过程中随裂纹扩展而连续变化的应力分布.2.3剖面线上的应力分布情况RFPA 2D 系统可以计算任意载荷步时沿模型结构内任意方向剖面线的应力分布，详细地展示出所选择载荷步内特定区域的应力分布情况.全瓷固定桥破坏过程计算完成后，可以将剖面线设置在全瓷固定桥内的任意部位，系统将自动计算破裂全程剖面上所有单元的剪应力、最大主应力和最小主应力等信息.本文沿全瓷固定桥上边缘Q 1至下边缘Q 2做一剖面（见图5），通过计算得到全瓷固定桥破坏发生之前沿剖面线的应力分451沈阳工业大学学报第32卷图4不同计算步最大主应力场和最小主应力场Fig.4Maximum and minimum principal stress distribution at different calculatingsteps图5沿折裂线所做的Q 1 Q 2剖面Fig.5Q 1 Q 2profile along fracture line布情况.剖面线上总共有34个单元，从Q 1到Q 2编号为1 34.破坏发生前，第12计算步沿剖面线所有单元的应力变化曲线如图所示.由图6可以看出，位于该剖面线上的第1至第5个单元的最大主应力的值最高，剪应力比最小主应力稍小，且全瓷固定桥内部的最小主应力值都比较小.在这之后最大主应力逐渐减小，尤其是在连接体的下边缘达到最小，然而最小主应力（拉应力）则越来越大，在连接体下边缘达到最大值.根据拉伸截断莫尔库伦准则判断，一旦该部位的最大拉应力值达到单元拉伸强度时，单元将发生拉破坏，裂纹最先发生在拉应力最大集中处，即全瓷固定桥左侧连接体的下部边缘处.图6剖面线上单元应力分布曲线Fig.6Element stress distribution curves along profile line3讨论本文模拟了三单位全瓷固定桥的折裂过程和模式，分析了其折裂机理.然而，全瓷固定桥通常由底冠和饰面瓷两层组成，其强度受底冠强度以及底冠与饰面瓷层厚度比等因素的影响［3，11］，这将在进一步的后续研究中展开.为了便于对比研究，图7给出了数值模拟结果和文献［12］的试验结果.由图7可见，本文模拟的三单位全瓷桥的破坏模式与文献［12］完成的试验结果高度一致，二者折裂均发生在全瓷固定桥连接体的下部边缘并逐渐向加载点方向扩展，直至全瓷固定桥完全贯通.图7数值结果与实验室结果对比Fig.7Comparison between numerical simulation result and previous experimental result数值方法与试验研究方法的不同之处在于，数值方法能够逐步跟踪裂纹扩展全过程，并能清551第2期樊成，等：三单位全瓷固定桥破坏机理及过程的数值模拟晰观察到应力场随裂纹扩展的变化；而采用试验测试方法不仅试验手段麻烦、费用昂贵，而且断裂是在瞬间内完成，不易捕捉到裂纹的萌生、扩展等一系列重要信息［12－13］.RFPA2D强大的后处理功能，可为研究者提供全瓷固定桥折裂全过程内所有一切重要信息.本研究仅限于静态加载模式，且将该问题简化为二维平面应变条件进行研究.但该模型应该已成功捕捉到三单位氧化锆全瓷固定桥（Y-TZP FPD）底冠的破坏机理，因此在静态加载条件下，采用RFPA2D系统研究全瓷固定桥的折裂机理可以作为试验以及临床观察等研究手段的补充.然而口腔力学环境更像是一种三维问题，有多种因素影响全瓷固定桥的破坏过程及破坏模式，因此需要进一步的试验工作和数值模拟工作来澄清全瓷固定桥破坏过程中不同基牙、加载条件、胶结情况以及全瓷固定桥形状和尺寸等对其破坏机理的影响.4结论1）RFPA2D程序模拟的三单位全瓷固定桥折裂模式和实验室试验结果具有较好的一致性；2）RFPA2D程序所做数值分析指出三单位全瓷固定桥的折裂机理属于拉应力破坏；3）三单位全瓷固定桥裂纹最初发生在连接体的下部边缘；4）RFPA2D系统可作为实验室和临床研究三单位全瓷固定桥折裂破坏机理和破坏模式的一种重要补充手段.参考文献（References）：［1］Rizkalla A S，Jones D W.Mechanical properties of commercial high strength ceramic core materials［J］.Dental Materials Journal，2004，20：207－212.［2］胡双，陈汉斌，文进.牙科陶瓷冠桥修复体材料的发展现状［J］.口腔材料器械杂志，2007，16（1）：34－42.（HU Shuang，CHEN Han-bin，WEN Jin.Current devel-opment of dental ceramics for crown and bridge restora-tions［J］.Chinese Journal of Dental Materials and De-vices，2007，16（1）：34－42.）［3］Kelly J R，Tesk J A，Sorenen J A.Failure of all-ceramic fixed partial dentures in vitro and in vivo：analysis andmodeling［J］.Journal of Dental Research，1995，74（6）：1253－1258.［4］Fisher H，Weber M，Erdrich A，et al.Lifetime predic-tion of all-ceramic bridges by computational methods［J］.Journal of Biomechanics，2004，37：289－294.［5］Liu H Y.Numerical modeling of rock fragmentation process by mechanical tools［D］.Lulea：Lulea Univer-sity of Technology，2004.［6］Tang C A.Numerical simulation of progressive rock failure and associated seismicity［J］.InternationalJournal of Rock Mechanics and Mining Sciences，1997，34：249－261.［7］Kamposiora P，Papavasiliou G，Bayne S C，et al.Stress concentration in 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all-ceramicbridges after veneering and mechanical fatigue testing［J］.Dental Materials Journal，2005，21：476－482.（责任编辑：茆亮英文审校：陈立佳）651沈阳工业大学学报第32卷。
工程样件 OTS 概述
批量试生产
试制协议 质量保证协议 产品工程样件性能检查认可 采购认可 试制/批量的认可 计划认可 技术资料汇编 要求汇总书 责任汇总书 市场导入 管理信息系统 零批量 新零件质量提高计划
SOP
QSR APQP PPAP QSA MSA FMEA SPC 2TP ES
Start Of Production
OTS off tooling samples，用和量产相同的工装制造 出来的样件，即“工装样件”。 它必须是以后量产时要用的工装，只不过在制造 工装样件时在操作者，地点等方面可以与量产时 有所不同。OTS即全工装状态下非节拍生产条件下 制造出来的样件。(off tooling 就是不用手工工具 的意思，即非手工样件) 新产品开发顺序为 Prototype->OTS->PPAP->SOP OTS是APQP得第二阶段，手工样件后的样件提交。 是使用正常的工装设备生产的样件，目的是验证 工装；后续就是PPAP产品批准。 OTS在产品开发过程中，处于设计阶段的后半程。 DV阶段以后，由于设计的零件基本已经确定， OTS主要用于性能、制造可行性及品质可行性方面 的评价，目的就是验证大规模生产零件供应商的 硬工装的能力(主要是模具和夹具方面)，只是没 有将生产节拍纳入考量。OTS件是指完全正式生产 用的工装模具生产出的样件，所以软模件不属于 OTS件。 OTS通常是由工程部门负责认可。然后会有个PVS 首批样件(PVS:生产试制批量)主要是对生产节拍及 产品批量稳定性的评价。PVS是质量部门负责。再 接下来的时2TP/2天试生产验收，主要是验证供应 商的批量供货能力。OS(零批量)，是批量生产前 的总演习，批量的全面验证；接下来就是SOP， 即正式订单及批量生产。
OTS
RFPA2D岩层移动版培训教程
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为了使用户能够快速掌握该软件，设计了RFPA2D岩层移动版培训教程。
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RFPA2D岩层移动版是RFPA2D的移动端版本，它可以在手机和平板电脑上使用。
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2.基本操作用户在运行RFPA2D岩层移动版之后，可以通过界面下方的工具栏进行各种操作。
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4.物理性质设置在创建好岩石模型之后，用户需要对其进行物理性质的设置。
岩石破裂全过程分析软件系统RFPA_2D_
第16卷 第5期岩石力学与工程学报16(5):507～508 1997年10月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.,1997岩石破裂全过程分析软件系统RFPA2D唐春安 赵 文(东北大学岩石破裂与失稳研究中心 沈阳 110006)数值计算已被学术界和工程界广泛接受作为一种力学状态的分析工具,用于岩石力学数值计算的有限元、边界元、离散元、刚体元、流形元、有限差分等数值计算方法,促进了岩石力学学科的发展,使复杂岩土工程的分析与设计发生根本性的变化。
但是,目前大多数方法仍然只能处理连续介质力学问题,即使一些非连续介质力学方法(如块体理论)也难以考虑岩石从细观破裂到宏观破裂的过程。
对岩石介质而言,模拟基于细观分析的岩石宏观变形、损伤、局部化直至破坏和失稳的过程,研究其与滑坡、地震、岩爆等非稳定现象有关的数值计算方法仍然是一个难题。
由东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的岩石破裂全过程分析系统RFPA2D基于有限元理论和全新的材料破裂过程算法思想,它通过考虑材料的非均匀性来模拟材料的非线性,通过单元的弱化来模拟材料变形、破坏的非连续行为,可用于研究岩石(岩体)材料从细观损伤到宏观破坏的全部过程。
RFPA2D可以计算并动态演示材料从受载到破裂的完整过程,整个系统具有较强的开放性和可扩展性。
RFPA2D具有以下功能:(1)模拟岩石的破裂过程,特别适宜于研究由局部破坏过程引起的应力重新分布对进一步变形和破坏过程的影响;(2)模拟岩石破裂过程的声发射规律,从而研究岩石破裂过程的声发射频度与震级关系以及岩石失稳破坏的前兆特征;(3)通过嵌入的韦伯分布、正态分布等各种统计分布函数,考虑材料力学参数(强度、弹模等)的非均匀性分布特征,从而可以从本质上研究岩石变形的非线性特征;(4)可以考虑微观缺陷,也可以考虑节理、裂隙等宏观缺陷;(5)可以模拟加载引起的破裂过程,也可以模拟自重引起的破坏过程;(6)可以模拟巷道开挖及其破坏过程、矿柱破坏过程、边坡的滑移破坏过程、地表沉陷、采动影响,以及煤岩顶板冒落等。
硬脆性页岩断裂韧性二维数值模拟研究
硬脆性页岩断裂韧性二维数值模拟研究张景轩;范晓;陈波;刘向君;梁利喜;熊健【摘要】以四川盆地长宁地区龙马溪组的页岩为研究对象,采用真实破裂过程RFPA2D数值分析软件,模拟人字形切槽巴西圆盘试件渐进破裂的整个过程,研究不同层理密度、层理角度以及层理力学性质等因素与页岩断裂韧性的关系,以及这些因素对裂缝前缘形态的影响,并探究断裂韧性与岩石脆性的关系.研究结果表明:断裂韧性随层理角度增加而先减小后增大;在层理角度相同的条件下,随着层理面力学性质增强,断裂韧性逐渐增大;当层理角度较小时,裂缝前缘随层理面发生转向,并且沿层理发生脆性剪切破坏:当层理角度大于40°时,层理面作用显著减弱,裂缝在延伸时前缘随层理出现转向和分叉,并在试样端部产生次生裂纹;层理密度较小时,裂缝在预置裂缝方向开裂后,受层理面影响转向层理面方向,最终贯穿圆盘,若角度增大,伴随有次生裂纹出现,若增大至80°以上时,裂缝穿过层理面,会出现转向和分叉;层理密度较大时,裂缝不均匀扩展现象增多,圆盘端部伴随产生的次生裂纹数量也逐渐增加;随着岩石的脆性指数增大,表现的断裂韧性减小,脆性指数有随角度先增大再减小的趋势.【期刊名称】《复杂油气藏》【年(卷),期】2019(012)001【总页数】8页(P73-80)【关键词】页岩;巴西劈裂;断裂韧性;裂缝转向;数值模拟【作者】张景轩;范晓;陈波;刘向君;梁利喜;熊健【作者单位】西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500;东方地球物理公司物探技术研究中心成都分中心,四川成都610000;东方地球物理公司物探技术研究中心成都分中心,四川成都610000;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE143页岩储层作为页岩气赋存的场所，具有自生自储的特点，储层特征表现为极低孔、极低渗。