疲劳损坏案例与分析图文稿
疲劳强度破坏实例
疲劳强度破坏实例疲劳破坏在局部应力最高的部位发生，某些机械，常常由于设计、制造、装配和使用中的不合理，造成零部件过早地发生疲劳断裂。
1．锻造用水压机，特别是1600吨以下的三梁（上横梁、活动横梁及下横梁）四柱式结构的小型水压机（图1.1），由于上、下横梁与立柱形成的框架的刚度小，在锻造过程中摇晃厉害，这样，常在立柱下端应力集中处发生疲劳破坏。
图1.2为1250吨锻造水压机的立柱，材料为45钢经正火处理，立柱两端的锥台分别与上、下横梁联接，立柱有内孔，通高压液体。
该水压机投产后不到两年，有一根立柱疲劳断裂，焊修后继续使用。
另一根立柱因超载运行断裂，更换一旧立柱。
再过一年大修时，将两根立柱都换上40Cr的新立柱，三年后，一根立柱又产生疲劳裂纹（图1.2所示）。
还有一台1600吨水压机投产后一年半，一根立柱在下横梁上螺母上部退刀槽处发生疲劳断裂（图1.3）。
从上面的例子可以看出，水压机立柱的疲劳断裂，大都发生在下横梁上螺母（或锥台）与立柱光滑区的过渡圆角处，该处的应力集中最大。
水压机横梁的疲劳破坏，可以分为两种情况：下横梁及活动横梁的疲劳破坏，都发生在梁的中央部位。
因为这种横梁各截面的面积近似相等，中央截面上的弯矩最大。
例如，一台1250吨水压机投产后十年，在下横梁中央部位产生疲劳裂纹。
另一台1000吨水压机投产一年后，于活动横梁中央产生疲劳裂纹，修焊后使用了两年又开裂。
对于梯形的上横梁，最高的局部应力不在中央截面上，而在上横梁与柱套交界的圆弧处。
因此，疲劳破坏在交界圆弧处发生。
2．轧机闭式机架用于初轧机、钢坯轧机及板轧机等。
对于以强度为主要要求的轧机机架，其破坏形式是弯曲疲劳破坏。
疲劳裂纹源常发生在压下螺母孔的过渡圆弧r处（图1.4中的1处），该处的峰值应力最高。
但有些轧机（如1200薄板迭轧机）工作十年后，发现在上横梁与立柱过渡圆角处有30mm长的裂纹（图1.4中的2处）。
3．运锭车用于将罩式加热炉中的大钢锭运到初轧机前的受料辊道上，它经受冲击，热锭温度的周期变化与运送中车辆的振动。
疲劳强度破坏实例
疲劳强度破坏实例疲劳破坏在局部应力最高的部位发生，某些机械，常常由于设计、制造、装配和使用中的不合理，造成零部件过早地发生疲劳断裂。
1．锻造用水压机，特别是1600吨以下的三梁（上横梁、活动横梁及下横梁）四柱式结构的小型水压机（图1.1），由于上、下横梁与立柱形成的框架的刚度小，在锻造过程中摇晃厉害，这样，常在立柱下端应力集中处发生疲劳破坏。
图1.2为1250吨锻造水压机的立柱，材料为45钢经正火处理，立柱两端的锥台分别与上、下横梁联接，立柱有内孔，通高压液体。
该水压机投产后不到两年，有一根立柱疲劳断裂，焊修后继续使用。
另一根立柱因超载运行断裂，更换一旧立柱。
再过一年大修时，将两根立柱都换上40Cr的新立柱，三年后，一根立柱又产生疲劳裂纹（图1.2所示）。
还有一台1600吨水压机投产后一年半，一根立柱在下横梁上螺母上部退刀槽处发生疲劳断裂（图1.3）。
从上面的例子可以看出，水压机立柱的疲劳断裂，大都发生在下横梁上螺母（或锥台）与立柱光滑区的过渡圆角处，该处的应力集中最大。
水压机横梁的疲劳破坏，可以分为两种情况：下横梁及活动横梁的疲劳破坏，都发生在梁的中央部位。
因为这种横梁各截面的面积近似相等，中央截面上的弯矩最大。
例如，一台1250吨水压机投产后十年，在下横梁中央部位产生疲劳裂纹。
另一台1000吨水压机投产一年后，于活动横梁中央产生疲劳裂纹，修焊后使用了两年又开裂。
对于梯形的上横梁，最高的局部应力不在中央截面上，而在上横梁与柱套交界的圆弧处。
因此，疲劳破坏在交界圆弧处发生。
2．轧机闭式机架用于初轧机、钢坯轧机及板轧机等。
对于以强度为主要要求的轧机机架，其破坏形式是弯曲疲劳破坏。
疲劳裂纹源常发生在压下螺母孔的过渡圆弧r处（图1.4中的1处），该处的峰值应力最高。
但有些轧机（如1200薄板迭轧机）工作十年后，发现在上横梁与立柱过渡圆角处有30mm长的裂纹（图1.4中的2处）。
3．运锭车用于将罩式加热炉中的大钢锭运到初轧机前的受料辊道上，它经受冲击，热锭温度的周期变化与运送中车辆的振动。
金属疲劳破坏机理及断口分析[借鉴材料]
![金属疲劳破坏机理及断口分析[借鉴材料]](https://img.taocdn.com/s3/m/fa8603a15901020207409ccd.png)
图17 疲劳裂纹和疲劳断口上的辉纹
特选材料
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▪ 许多工业金属材料，由于内部存在晶界及非 金属夹杂物等障碍，疲劳裂纹尖端塑性变形 的对称性常常被破坏，所以就出现裂纹两侧 不对称的现象，如图18所示。
▪ 一般铝合金疲劳断口上的疲劳辉纹较明显， 而钢的则不明显甚至看不到疲劳辉纹。
的解理面所组成。两个平行解理面之间相差一定高
度，交接处形成台阶。从垂直断面方向观察可见，
台阶汇合形成一种类似河流的花样，称为“河流花 样”。河流花样本身就是台阶存在的标志。
图32 河流花样 （a）扫描 ×1500；（b）复型透射
特选材料
30
▪ 河流花样的走向可以判断裂纹源的位置和裂纹扩展 的方向，河流上游（即支流发源处）是裂纹发源处， 而河流的下游是裂纹扩展的方向。
裂纹的方向逐渐转向和主应力垂直。这一阶段 的扩展速率很慢，每一应力循环大约只有10À 数量级，扩展的深度约有几个晶粒。在有应力 集中的情况下，则不出现第Ⅰ阶段，而直接进 入第Ⅱ阶段。
特选材料
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▪ 第二阶段---裂纹扩展方向和主应力垂直。
▪ 这一阶段裂纹扩展的途径是穿晶的，其扩展 速率较快，每一应力循环大约为微米数量级。 电子显微镜断口分析中能看到一些疲劳辉纹 （疲劳条纹）。这种疲劳辉纹是判断零件是 否疲劳断裂的有力依据。
在零件或试样的局部区域造成应力集中，这些区域 便是疲劳裂纹核心产生的策源地。
▪ 疲劳裂纹产生后，在交变应力作用下继续扩展长大。 常常留下一条条的同心弧线，叫做前沿线（疲劳 线），这些弧线形成了象“贝壳”一样的花样，也 称为贝纹区。断口表面因反复挤压、摩擦，有时光 亮得象细瓷断口一样。
失效分析实例
材料失效分析
材料失效分析
2、实验过程
• 图7 .58是两个断口表面的低倍放大照 片，图7. 59 和这两个端口表面的位 置和方向。在照片中分辨出两个明显 的区域：外表面，即承受载荷时的最 大纤维应力区，没有发生尺寸改变的 迹象，而在中心区域则看到一些尺寸 改变。此外在表面上有一些明显的塑 性变形，应该是发生最后断裂的地点。 • 将钳柄上的塑料套剥掉以曝露钳柄的 区域。钳的前部镀铬，直至塑料套的 边缘。钳柄的表面上有一层乌黑的物 质，该钳必定是要装塑料套后再进行 电镀的。表面上的乌黑层或是塑料套 留下的，或是一种热处理造成的。 • 目视检查后，分三步进行分析以决定 失效的原因。首先评价对改签剪线操 作的设计应力水平，之后对所用材料 及热处理工艺进行金相检验，最后利 用扫SEM对断口进行仔细的检验
材料失效分析
3、实验结果
• 断口形貌
低倍放大的断口形貌如图7.28所示，没有宏观塑性变形的迹 象。裂纹从左边缘向内扩展通过厚度1/4左右，断裂表面粗糙无 规律，而其余的断口表面是光滑的，在光滑的表面上可以看到贝 壳状花纹，故断裂模式是疲劳。粗糙的断口表面显示出这是最后 因超载而分离的区域并向前扩展到一个孔的边缘，表明疲劳裂纹 不是起源于此孔的边缘，而是沿着右边缘的。这一点在观察断口 表面时也就是在切开试样之后得到证实。贝壳状条纹的弯曲部分 表明疲劳裂纹直接起源于另一螺栓孔的下面(图7 .29)，与围绕 该螺栓孔的同心圆槽重合 • 在接近末端处偏离开其中之一螺棒孔的断口表面已严重研 磨（但仍能看到有贝壳状花纹）（图7. 28）而另一端则很少的 磨损伤，并发现有疲劳条纹（图7.31）（疲劳条纹在显微组织复 杂的钢中不常出现。本案例中的显微组织主要是晶粒尺寸均匀的 单相铁素体。）试块切开后产生的断口表面如图7 .32所示，且 有韧窝状的形貌，表面这个区域是因空洞聚集而产生的 •
疲劳强度不足发生破坏的例子
疲劳强度不足发生破坏的例子：
疲劳强度不足导致发生破坏的例子有压缩机曲轴断裂案。
一座中型化肥生产公司在运行中的氮氢压缩机主轴不测断裂，造成压缩机严重破坏。
经过查勘与现场认识，事故受损设施是一台功率为1300kw的氮氢压缩机，在晚班工作时发生巨响，随即停机，看到因巨大的震动使压缩机扭转位移、曲轴箱等部分箱体发生破碎。
打开检查察到压缩机曲轴断裂，其余零件如连杆、活塞拉杆、轴瓦、瓦座、机体、曲轴箱等一大多数零件断裂或明显变形。
通过对曲轴断口检查剖析，确定为疲惫断裂，判断该机事故发生原由和过程为，运行中的压缩机曲轴疲惫断裂后，运动的断裂件对相邻零件的撞击以及强盛的惯性与震动力致使其余零零件断裂或变形破坏。
疲劳失效分析案例
轴向：室温（KU2）：24.0J； 33.0J； 40.0J （平均：32J）
（按CB/T3669标准第5.3.2款：要求相关钢材在-20℃时，三个冲击试样的 平均KV2≥42J）
9、分析意见
z 由金相分析可看到，组织带状枝晶偏析发达， 将影响其综合性能。
3、宏观检测
后端11点钟区域断面宏观形貌 下侧底部区域， 边缘有纵向小台 阶、呈光亮挤压 擦伤形态，表明 开裂自上而下， 最终在底部挤压 撕裂
3、宏观检测
两侧区：快速扩展
3、宏观检测
6点钟区：由转角越程槽起始的裂纹花样
表明中间区域 在相对低应力 下先期开裂， 最终两侧在相 对高应力下快 速向中间汇合 ，贯穿性裂开
概述
z 机械部件失效形式，按失效模式及失效机理一 般分为：变形失效、断裂失效、磨损失效及腐 蚀失效。在所有失效事故中，断裂失效占有主 要份额。
z 在失效分析中由于最终目的不同，其分析的深 度、广度及重点不尽相同。本文所列失效分析 案例是以“物证”分析为主体的失效分析，注重于 构件的材质、工艺（冷、热）及服役条件的综 合分析。
表层主裂纹两 侧可看到长短 不一的次裂 纹，均为曲折 发展，拟为变 形下拉裂
5、金相分析
开裂处径向截面
下外圈后端凸台面
中段裂纹斜向分 布,脱碳区域沿裂 纹两侧分布。开 口处，可见两侧 组织为铁素体+少 量珠光体，裂纹 表面有氧化现 象，表明为热处 理前形成。
6、硬度测定
滚道（旁侧）区域：
表面硬度（HRC）：57.0; 57.2; 57.5 径向截面上，滚道中部，测定有效硬化层深度:
4、扫描电镜分析
高强度紧固件失效实例分析
高强度紧固件失效实例分析ⅰ疲劳断裂的实例一．疲劳断裂的特征1．疲劳与断裂的概念：疲劳是机械零件常见的失效形式，据统计资料分析，在不同类型的零件失效中，有50%—80%是属于疲劳失效。
疲劳断裂在破坏前，零件往往不会产生明显的变形和预先的征兆，但破坏却往往是致命的，会酿成重大事故。
疲劳损坏产生及发展有其特点，最终形成为疲劳断裂。
疲劳问题的探索，最早是在1839年，法国人彭赛列提出材料和结构件的疲劳概念，德国人A·沃勒在1855年研究了代表疲劳性能的应力应变与震动次数的理论（S—N曲线），并且提出了疲劳极限的概念，因此，沃勒被称为材料疲劳理论的奠基人。
疲劳与断裂的力学理论经过一百多年的发展，各行业具体疲劳断裂事例不断涌现，经过科学家及工程师不间断地研究和探索，目前，疲劳断裂科学理论不断地充实和发展，从而在本质上了解了疲劳破坏的机理。
疲劳概念的论述：金属材料在应力或应变的反复作用下发生的性能变化称为疲劳；疲劳断裂：材料承受交变循环应力或应变时，引起的局部结构变化和内部缺陷的不断地发展，使材料的力学性能下降，最终导致产品或材料的完全断裂，这个过程称为疲劳断裂。
也可简称为金属的疲劳。
引起疲劳断裂的应力一般很低，疲劳断裂的发生，往往具有突发性、高度局部性及对各种缺陷的敏感性等特点。
2．疲劳的分类：（1）高周疲劳与低周疲劳10的疲劳，如果作用在零件或构件的应力水平较低，破坏的循环次数高于5称为高周疲劳，弹簧、传动轴、紧固件等类产品一般以高周疲劳见多。
10的疲作用在零件构件的应力水平较高，破坏的循环次数较低，一般低于4劳，称为低周疲劳。
例如压力容器，汽轮机零件的疲劳损坏属于低周疲劳。
（2）应力和应变来分：应变疲劳——高应力，循环次数较低，称为低周疲劳；应力疲劳——低应力，循环次数较高，称为高周疲劳。
复合疲劳，但在实际中，往往很难区分应力与应变类型，一般情况下二种类型兼而有之，这样称为复合疲劳。
（3）按照载荷类型弯曲疲劳扭转疲劳拉拉疲劳与拉压疲劳接触疲劳振动疲劳随着断裂力学的不断发展，行业内广大的技术人员逐渐认识疲劳裂纹的产生及其发展的规律，为控制和减少疲劳引起损害奠定了基础。
汽车零部件疲劳失效分析
汽车零部件的疲劳失效分析主要内容疲劳失效分析基础Ø金属材料疲劳断裂的定义、特点Ø金属疲劳的分类疲劳失效的过程Ø汽车零部件疲劳失效特点Ø引起汽车零件疲劳失效的原因Ø疲劳失效的过程Ø疲劳失效的特征：载荷的影响汽车零部件疲劳失效案例Ø轴类零件Ø杆类零件Ø管件类零件Ø弹簧类零件Ø齿轮类零件Ø螺栓类零件案例01案例-EQ6102增压喷射泵联结轴01案例-EQ6102增压喷射泵联结轴03案例-连通轴04案例-横拉杆05案例-转向垂臂销子06案例-高压油泵柱塞套失效分析07案例-增压器回油管失效分析与改进08案例-客车钢板弹簧09案例-调整臂弹簧10案例-无声链条11案例-六档齿轮12案例-后桥主减主动轮13案例-变速箱太阳轮14案例-变速箱中间轴常啮合齿轮15案例-42CrMo螺栓16案例-减振器螺栓疲劳失效分析基础金属材料疲劳断裂的定义、特点定义：许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。
在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。
特点：1）载荷应力是交变的；2）载荷的作用时间较长；3）断裂是瞬时发生的；4）无论是塑性材料还是脆性材料，在疲劳断裂区都是脆性的。
所以，疲劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。
金属疲劳的分类金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种：1）高周疲劳：指在低应力（工作应力低于材料的屈服极限，甚至低于弹性极限）条件下，应力循环周数在100000以上的疲劳。
它是最常见的一种疲劳破坏。
高周疲劳一般简称为疲劳。
2）低周疲劳：指在高应力（工作应力接近材料的屈服极限）或高应变条件下，应力循环周数在10000~100000以下的疲劳。
由于交变的塑性应变在这种疲劳破坏中起主要作用，因而，也称为塑性疲劳或应变疲劳。
第5章-疲劳断裂失效分析PPT课件
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a）塑性疲劳纹（1000×）
b）塑性疲（1000×）
图5-12 疲劳断口中的疲劳辉纹花样
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（1）疲劳辉纹的间距在裂纹扩展初期较小， 而后逐渐变大。每一条疲劳辉纹间距对应 一个应力循环过程中疲劳裂纹前沿向前的 推进量；
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图5-3 疲劳断裂叶片断口
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图5-6 螺栓疲劳断裂断口
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2.疲劳断口宏观形貌的基本特征 疲劳弧线（or贝纹线、贝克花样、海滩花
样）：它是以疲劳源为中心，与裂纹扩展 方向相垂直的呈半圆或扇形的弧形线。
疲劳台阶：包括一次疲劳和二次疲劳台阶。 疲劳断口上的光亮区。
5.1.1 疲劳断裂失效的基本形式
• 按交变载荷的形式不同，可分为拉压疲劳、 弯曲疲劳、扭转疲劳、接触疲劳、振动疲 劳等；
• 按疲劳断裂的总周次的大小（Nf）可分为 高周疲劳（Nf＞105）和低周疲劳（Nf＜ 104）；
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• 按零件服役的温度及介质条件可分为机械 疲劳（常温、空气中的疲劳）、高温疲劳、 低温疲劳、冷热疲劳及腐蚀疲劳等。
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• 大多数的工程金属构件的疲劳失效都是以正 断形式进行的。特别是体心立方金属及其合 金以这种形式破坏的所占比例更大；上述力 学条件在试件的内部裂纹处容易得到满足， 但当表面加工比较粗糙或具有较深的缺口、 刀痕、蚀坑、微裂纹等应力集中现象时，正 断疲劳裂纹也易在表面产生。
• 高强度、低塑性的材料、大截面零件、小应
第5章 疲劳断裂失效分析
第6章 钢结构的疲劳破坏事故
第6章钢结构的疲劳破坏事故6.1 疲劳破坏的概念疲劳问题最初是在1829年由法国采矿工程师尔倍特（W.A.J.Albert）根据所做的铁链的重复载荷试验所提出的。
1939年波客来特（Poncelet）首先采用“疲劳”（Fatigue）一词来描述“在反复施加的载荷作用下的结构破坏现象。
”但是疲劳一词作为题目的第一篇论文是由勃累士畏特（Braithwaite）于1854年在伦敦土木工程年会上发表的，在第二次世界大战中，发生了多起飞机疲劳失事事故，人们从一系列的灾难性事故中，逐渐认识到疲劳破坏的严重性。
金属结构的疲劳是工程界早已关注的问题。
就金属结构包括飞机、车辆等各类结构都在内的总体，大约80—90%的破坏事故和疲劳有关。
其中土建钢结构所占的比重虽然不大，但随着焊接结构的发展，焊接吊车梁的疲劳问题已十分普遍，受到了工程界人士的重视。
目前钢结构设计规范（GBJ17-88）中已建立了疲劳验算方法，此方法对防止疲劳破坏的发生有重要作用。
钢结构的疲劳破坏是指钢材或构件在反复交变荷载作用下在应力远低于抗拉极限强度甚至屈服点的情况下发生的一种破坏。
就断裂力学的观点而言，疲劳破坏是裂纹起始、扩展到最终断裂的过程。
疲劳破坏与静力强度破坏是截然不同的两个概念。
它与塑性破坏、脆性破坏相比，具有以下特点：（1）疲劳破坏是钢结构在反复交变动载作用下的破坏形式，而塑性破坏和脆性破坏是钢结构在静载作用下的破坏形式。
（2）疲劳破坏虽然具有脆性破坏特征，但不完全相同。
疲劳破坏经历了裂缝起始、扩展和断裂的漫长过程，而脆性破坏往往是无任何先兆的情况下瞬间突然发生。
（3）就疲劳破坏断口而言，一般分为疲劳区和瞬断区。
疲劳区记载了裂缝扩展和闭合的过程，颜色发暗，表面有较清楚的疲劳纹理，呈沙滩状或波纹状。
瞬断区真实反映了当构件截面因裂缝扩展削弱到一临界尺寸时脆性断裂的特点。
瞬断区晶粒粗亮。
图6.1 疲劳断口分区6.2 疲劳破坏的影响因素分析疲劳是一个十分复杂的过程，从微观到宏观，疲劳破坏受到众多因素的影响。
材料的疲劳损伤与断裂.完整版PPT资料
1970 1980
2000
疲劳的根本概念
疲劳的根本概念
What is fatigue ?
The process of progressive localized permanent structural change occurring in a material subjected to conditions which produce fluctuating stresses and strains at some point or points and which may culminate in crack or complete fracture after a sufficient number of fluctuations.
S
S
S
0
t0
t0
t0
t
三角波
正弦波
矩形波
梯形波
材料的疲劳性能
材料的疲劳性能
材料的疲 劳性能
材料的循环变形特性 - relationship
载荷寿命关系 -N curve -N curve
疲劳裂纹扩展特性 da/dN curve
材料的疲劳性能
拉伸应力-应变关系
σ-ε
S-e
σ ε
单调σ-ε曲线
单调拉伸和单调压缩曲线关于原点O对称；在 屈服极限A点以内是直线。
工程中的疲劳现象
Case 2: rotating shaft with overhung flywheel
Service conditions: Load W, constant Shaft rotates at 250 rev/min, 8hr/day, 300 days/yr
In a service life of 40 years the shaft accumulates 25060830040 =1.44109 cycles of bending moment, WL
齿轮疲劳点蚀的特征及案例分析
齿轮疲劳点蚀的特征及相应案例分析1 疲劳点蚀的定义及特征点蚀又称接触疲劳磨损，是润滑良好的闭式传动的常见失效形式之一。
齿轮在啮合过程中，相互接触的齿面受到周期性变化的接触应力的作用。
若齿面接触应力超出材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿面会产生细微的疲劳裂纹；封闭在裂纹中的润滑油的挤压作用使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点，这种疲劳磨损现象，齿轮传动中称为点蚀。
节线靠近齿根的部位最先产生点蚀。
润滑油的粘度对点蚀的扩展影响很大，点蚀将影响传动的平稳性并产生冲击、振动和噪音，引起传动失效。
点蚀又分为收敛性点蚀和扩展性点蚀。
收敛性点蚀指新齿轮在短期工作后出现点蚀痕迹，继续工作后不再发展或反而消失的点蚀现象。
收敛性点蚀只发生在软齿面上，一般对齿轮工作影响不大。
扩展性点蚀指随着工作时间的延长而继续扩展的点蚀现象，常在软齿面轮齿经跑合后，接触应力高于接触疲劳极限时发生。
硬齿面齿轮由于材料的脆性，凹坑边缘不易被碾平，而是继续碎裂成为大凹坑，所以只发生扩展性点蚀。
严重的扩展性点蚀能使齿轮在很短的时间内报废[1]。
2 疲劳点蚀的实例某重型车辆侧减速器主动齿轮发生了早期失效，失效齿轮与行星转向机相连，将全车动力传递到行动部分，是全车受载最大的齿轮，始终在大载荷、高转速、多冲击的复杂苛刻环境下工作。
齿设计上采用整编为齿轮，传动比为5.9，润滑方式为油池飞溅润滑。
实效齿轮材料为18Cr2Ni4W A钢。
采用渗碳+淬火+低温回火热处理工艺。
失效齿轮发生严重的接触疲劳失效，使用寿命未达到规定时间。
采用断口分析、金相分析、硬度测试及有限元接触应力分析等方法对齿轮进行失效分析，查找该齿轮实效的原因（由于篇幅有限以及结合自身知识面，仅列举出端口分析和金相分析两项结果）。
2.1 断口分析通过对失效齿轮宏观观察发现．在啮合受力齿面的节线附近靠近齿根一侧，沿齿宽方向分布许多剥落坑，剥落坑附近有许多点蚀坑，这些点蚀剥落坑再吃款方向上基本连成一线，形成由点蚀剥落坑组成的凹坑带，基本与齿宽同长（图一）。
疲劳破坏的案例(仅供参考)
调查项目：疲劳破坏的案例1.航空发动机高压涡轮盘的裂纹航空发动机高压涡轮盘在使用后进行大修，对涡轮盘进行荧光检查，显示在涡轮盘辐板与封严臂根部转接处存在裂纹。
下图为扫描电镜对裂纹断口的观察理论分析臂根部的转接处，分布约3／4圆周，裂纹不连续，各裂纹各自起源，且裂纹源区粗糙，为典型的大应力起源特征；裂纹断口可见疲劳特征。
对开裂涡轮盘各部位进行外观尺寸检查，各关键尺寸均符合设计要求；裂纹附近亦未见明显的加工缺陷。
对涡轮盘材料进行了化学成分分结果表明，其化学成分符合标准要求；在故障件上取样进行了室温和高温下的力学性能测试，试验结果均满足标准要求。
涡轮盘在飞机飞行状态改变时所承受的离心力最大，此离心力为涡轮盘承受的主要应力。
从应力和寿命计算结果看，由于应力集中系数较大，涡轮盘辐板与后封严臂转接处为应力最大的位置，是涡轮盘最容易萌生裂纹的部位之一根据以上分析可得结论：故障涡轮盘辐板与后封严臂转接处的裂纹性质为低周循环疲劳开裂，该位置的疲劳应力过大是开裂的主要原因。
改进方法涡轮盘辐板与后封严臂转接处发生低周疲劳开裂，主要是应力水平较大，寿命储备低。
因此，一方面应在不影响涡轮盘功能的情况下增大该位置的R值，以降低该位置的应力集中系数，进而降低该位置的应力。
另一方面，在可能的情况下，提高涡轮盘的疲劳性能，增强其抗疲劳能力。
2.柴油机齿轮失效齿轮材料为45号钢，齿轮制造工艺为锻造→正火→粗加工→调质→精加工→滚齿→齿面淬火→磨齿。
齿轮上掉块的断口形貌。
在断口上能观察到贝壳状条纹，裂源区有许多宏观疲劳台阶条纹，裂源产生于齿根处，并有多个疲劳源。
理论分析该柴油机齿轮断裂属多源疲劳断裂。
引起疲劳的主要原因是由于热处理工艺控制不当，齿根及齿侧面未淬硬，因此造成齿根部材料的疲劳强度远低于设计要求，而齿根处所受工作应力较高，故导致在齿根处产生早期疲劳断裂。
这是热处理不良照成的缺陷，属于塑性畸变失效。
3. 汽车变速箱齿轮失效失效齿轮为载重汽车变速箱一挡齿轮，由渗碳钢制造，在进行台架试验时，未达到设计要求就发生断齿现象。
北京疲劳驾驶典型案例分析
北京疲劳驾驶典型案例分析2022年8月X日，北京发生一起因疲劳驾驶引发的交通事故，所幸无人受伤。
早上8时20分许，大队接到报警称，自己路边停放的的小型轿车，被一辆大货车剐蹭，车内无人并未受伤。
到达现场后民警看到，两车停在右侧行车道上，一辆红色河南牌照的重型特殊结构货车撞上小型轿车，轿车损坏严重。
经询问，货车驾驶人李某驾车行驶在110国道（机场路），从机场路下来给企业送货，因为早上起的很早，导致行车过程中犯困，撞上了路边停放的小型轿车。
疲劳驾驶危害大，一旦出现事故那可不是闹着玩的！杜绝疲劳驾驶疲劳驾驶的危害驾驶人疲劳时，会出现视线模糊、腰酸背疼、动作呆板、手脚发胀或有精力不集中、反应迟钝、思考不周全、精神涣散、焦虑、急躁等现象。
如果仍勉强驾驶车辆，则可能导致交通事故的发生。
疲劳驾驶的危害主要表现为以下几种情况：1.驾驶人处于轻微疲劳时，会出现换档不及时、不准确。
2.驾驶人处于中度疲劳时，会出现操作动作呆滞，有时甚至会忘记操作。
3.驾驶人处于重度疲劳时，往往会下意识操作或出现短时间睡眠现象，严重时会失去对车辆的控制能力。
疲劳驾驶处罚规定公安交通管理部门依据《道路交通安全法实施条例》第六十二条第七款之规定：1、即驾驶机动车不得有连续驾驶机动车超过4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟的行为，对违反法律规定的，公安交管部门可依法处罚；2、《道路交通安全违法行为处罚及记分标准》中规定“连续驾驶危险物品运输车辆以外的载货汽车超过4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟的，将被罚款150元、扣3分。
”如何预防疲劳驾驶1.开车前一天要保证充足睡眠，勿熬夜。
2.科学安排行车时间，尽量避免夜间开车，尤其是凌晨时段，白天则要注意避免午后时段。
3.注意劳逸结合，白天连续驾驶时长不要超过4小时，之后要选择安全地带停车休息至少20分钟；若有夜间驾驶需求，连续驾驶时长不要超过2小时。
4.长途驾车出行，尽量找一名搭档，轮流驾驶。
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疲劳损坏案例与分析文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]疲劳损坏案例与分析(一)胡讷敏疲劳失效（或称“疲劳损坏”）是承受交变应力构件的一种失效形式。
在机器设备应用中，疲劳失效可以造成小到齿轮、轴承一类的零件损坏，大到整台设备报废，甚至可能发生同时导致其他财产以致人身损害事故发生。
在机器设备向大型、精密、高速、高价值发展的今天，疲劳失效以其破坏性巨大和不容易发现、预防更具风险。
在保险实务中，若非对专业有所研究，一般对机器设备的疲劳损坏只是一种通俗理解，或者说只是一种概念性的了解。
而仅以通俗理解或概念性的的知识分析保险责任、处理赔付案件，其道理自然不免苍白，所以在对疲劳失效导致的设备损坏的保险责任分析上一直是难题。
这里将陆续介绍几个机损险项下疲劳损坏事故处理案例，同时提出个人见解，旨在抛砖引玉，希望引起注意与讨论。
案例一：压缩机曲轴断裂案这是一座中型化肥生产企业曾发生的事故：夜班工作时，正在运转中的氮氢压缩机主轴意外断裂，造成压缩机严重损坏，被保险人要求保险人在机器损坏险保单下予以赔偿。
因本案损失较大和专业性较强，接到报案后，保险人随即委托公估公司查勘处理。
经过查勘与现场了解，本案事故受损设备是一台功率为1300kw的氮氢压缩机，在夜班工作时发生巨响，随即停机，当时看到因巨大的震动使压缩机扭转位移、曲轴箱等部分箱体发生破裂。
拆开检查看到压缩机曲轴断裂，其他零件如连杆、活塞拉杆、轴瓦、瓦座、机体、曲轴箱等一大部分零件断裂或明显变形。
经过对曲轴断口检查分析，确定为疲劳断裂，进而判定该机事故发生原因和过程为，运转中的压缩机曲轴疲劳断裂后，运动的断裂件对相邻零件的撞击以及强大的惯性与震动力导致其它零部件断裂或变形损坏。
在对保险责任的分析判定上，公估人依据技术分析和对保单条款的理解，在确认事故原因是疲劳损坏的基础上，认为疲劳损坏属于机器设备运行必然引起的后果，随后根据保单关于除外责任条款中关于“机器设备运行必然引起的后果，如自然磨损、氧化、腐蚀、锈蚀、孔蚀、锅垢等物理性变化或化学反应”的约定，认为不属于保险责任，建议保险人对本案事故损失拒赔处理。
最终保险人没有完全采纳公估人的意见，而是与被保险人协议赔偿。
案件处理分析：首先可以确认公估人对事故原因的分析，即判断“疲劳损坏”是正确的。
简单地说，疲劳损坏是在材料受力小于其静强度极限的情况下，由于交变应力多次重复的作用，对于轴类零件会在表面或某一应力集中的点发生初始裂纹（称“疲劳源”），由于切口作用逐渐发展、扩大，则未断裂的实体连接部分承受的应力随之逐渐增加，直至超过其静强度极限后断裂。
从曲轴断口的照片可以看到，A点位置是疲劳初期裂纹即疲劳源，自此裂纹逐渐向外发展；B区域可见裂纹以疲劳源为中心，波纹状向外发展；C区断面粗糙，是最后一次性断裂的表面。
（如下图所示）疲劳损坏无疑是一种渐变的过程，但是疲劳损坏可否认为是“机器设备运行必然引起的后果”则是需要慎重考虑的。
根据对疲劳失效的研究，其形成条件很复杂，除交变应力频率因素外，疲劳强度与材料性能、强度、表面质量以及设计结构（应力集中）有关。
不同的材料抗疲劳性能不同，而且应当注意的是，各种材料抗疲劳性能的研究到今天还只能是实验性的。
零件设计（加工）结构上，应力集中是导致疲劳损坏发生的重要条件。
零件的表面质量不仅指表面光洁度，包括加工方法如热处理及挤压加工等形成的零件表面应力特性。
显然，本案的处理中公估人将疲劳损坏定义为是“机器设备运行必然引起的后果”，有失偏颇。
在前面提到的疲劳损坏原因中可看到有属于设计、制造或原材料的原因，根据保险条款的约定，如果损坏原因是“设计、制造或安装错误、铸造和原材料缺陷”，应属于保险责任。
对本案的处理上，保险人没有采纳公估人的拒赔意见，而是通过协商予以赔偿，表现了负责的态度，同时说明对此类案件的认定、处理拿捏不准。
在机损险责任范围成立条件中，另一个不可忽视的要件是在保单中对保险责任所限定的“突然的、不可预料的意外事故造成的物质损坏或灭失”这一条件。
对于本案而言，除了有经验的人员或者通过特殊检查方法早期已经检测疲劳源出现外，事故的发生对被保险人是突然的、不可预料的，不应由于疲劳损害发生要有一定的过程而简单地认为是可以预料的“必然后果”。
另外应注意，由于技术原因复杂，疲劳损坏的保险责任应综合各种因素进行分析，要在正确的技术结论前提下结合保险合同约定分析判定责任与损失，以保证保险合同履行的诚信与公平。
（二）案例二：齿轮疲劳损坏案◆案情2007年某公司报案：一台减速器由于齿轮上面安装的平衡块掉落，使大齿轮轮齿折断，造成齿轮断裂，要求保险人在机损险项下予以赔偿。
被保险人报告事故损失的设备是一台一级传动（减速器中只有一对相啮合的齿轮）大型减速器，输入功率估计在200kw以上（设备铭牌与拖动电机铭牌均已缺失），该设备用于带动球磨机工作。
从外观看，该减速器非常陈旧，据了解已经连续使用超过二十年。
齿轮箱打开检查，看到被动齿轮确有数个轮齿断裂，同时看到主动齿轮与被动齿轮的轮齿表面均多处点蚀，齿根严重磨损，轮齿断裂面有些局部较为光滑（下图左为被动齿轮，右为主动齿轮），损坏前减速器处于有油润滑状态，未见其他损坏原因。
在对本案的处理中，理赔人员根据齿轮磨损情况认为，该齿轮损坏的原因是“长期磨损”也就是“自然磨损”，根据保险合同除外责任的有关约定，告知被保险人拒绝赔偿，被保险人接受了这个结论。
◆对案件处理的分析本案受损的保险标的，即减速器连续工作已经超过二十年，虽然设备损坏的直接原因是部分轮齿断裂，但根据齿根已经深度磨损，明显降低了轮齿强度的事实可以判断该设备损坏是由于严重磨损造成的。
据此，本案保险人以“长期磨损”即“自然磨损”确定事故原因，依据机器损坏险保险合同关于“机器设备运行必然引起的后果，如自然磨损、氧化、腐蚀、锈蚀、孔蚀、锅垢等物理性变化或化学反应”的除外责任约定，予以拒赔，从技术分析上看符合事实，合同条款应用也是正确的。
◆点蚀损坏的保险责任讨论点蚀是疲劳失效的一种形式，其形成源于材料表面重复受压形成的脉动应力（应力从零到最大值往复变化），称为接触疲劳。
这种疲劳损坏的表现形式与前一案例轴类零件不同的是，其表面裂纹一旦产生，随工作应力作用裂纹张开，此时将有润滑油进入裂缝，从工作偶件相互作用（如齿轮啮合）到脱离接触进入下一工作循环，粘滞于缝隙中的润滑油受裂纹弹性闭合和工作应力作用同时挤压，在缝隙内形成很大的压力，就使得除了受到表面的压应力外，工作零件材料内部还受到油压对裂纹的作用，加之其他各种原因的综合作用，零件表面材料凹坑状脱落，称为点蚀。
点蚀的破坏点从少到多，到连成片。
点蚀现象不仅见于齿轮，与之类似的以挤压接触为主要工作应力的零件如凸轮、滚动轴承等都可能发生点蚀。
点蚀失效的发生同样与材料、表面质量（包括工作偶件的表面质量）、工作（润滑等）条件有关。
如果对本案事故发生原因作进一步分析，则点蚀是齿轮损坏更根本的原因。
本案减速器齿轮损坏基本过程为：脉动应力作用——疲劳裂纹形成——点蚀（轮齿表面消弱、齿表材料脱落）发生、逐渐扩大——磨损加剧——断齿发生。
从生产实践来看，只要润滑良好，点蚀发生和损坏扩大一般是一个长时间的过程。
明确了点蚀发生的原因，再看保险合同的约定，以判断点蚀是否属于保险责任。
在前面引用的机损险所约定的责任免除条款中，我们看到了关于“腐蚀、锈蚀、孔蚀”的表述，但条款中并没有对“点蚀”的表述，目前也没有见到过关于对“孔蚀”的具体解释（孔蚀概念的由来将在后面的案例中分析）。
应当说，尽管有时点蚀的表面现象与针孔腐蚀的现象相似，但是如果把点蚀解释为腐蚀或者套用“孔蚀”这一词汇仍显不够规范（对保单的进一步分析将在后面的案件分析中完成），难有说服力。
实际上对点蚀的保险责任分析应注意另一个保险责任成立要件，即“突然的、不可预料的意外事故造成的物质损坏或灭失”，舍此机损险保险责任是不能成立的，既然点蚀在一般情况下，是长时间形成，且损失是逐渐扩大的，根据这一要件，其保险责任是不成立的，除非有证据证明事故损失系其他原因导致的突发意外事故。
（三）案例三：泥浆泵气蚀损坏案案情：2008年曾有这样一个案例，某厂用于污水处理的泥浆泵损坏，拆检发现泵的转子严重气蚀损坏，被保险人要求保险人在机损险项下予以赔偿。
开始时保险公司以气蚀属于保险单除外责任条款所约定的“孔蚀”情形为由，予以拒赔。
而被保险人抗辩认为，气蚀不属于保险条款约定的“孔蚀”的情况，同时气蚀的发生与安装设计有关，应属保险条款中保险责任项下所约定的“设计、制造或安装错误、铸造和原材料缺陷”范围，坚持要求保险人予以赔偿。
几经协商谈判后，保险人最终同意赔偿。
案件处理分析：右侧的照片是泥浆泵损坏后的转子损坏情况，气蚀的特征非常典型。
从照片即可判断，泥浆泵转子为气蚀损坏，保险人对事故原因的认定是正确的。
在对此案的处理上，保险人开始认为“气蚀”等同于保单中所约定“孔蚀”的概念，不属于保险责任，予以拒赔，其后被保险人根据对气蚀发生的原因提出“气蚀的发生系由于设计安装位置不当”，应属于保险合同责任范围约定中“设计、制造或安装错误、铸造和原材料缺陷”范围。
被保险人同时提出，该泵安装使用时间并不长，损坏事故发生完全意外，符合保险责任关于“突然的、不可预料的意外事故造成的物质损坏或灭失”的要件。
虽然保险公司对本案最终以赔偿了结，但是从技术分析到保险条款的约定看，确有必要对此案进行深入的研究。
首先看气蚀的形成原理：泵运转时产生的低压使液体对气体的溶解饱和度下降，进入泵的低压区的液体因压力下降溶解气体过于饱和而溢出（瓶装碳酸饮料和啤酒等开盖产生气泡即此道理）。
同样道理，液体进入高压区后气泡受到压缩和饱和浓度增加的溶解作用急剧缩小以致消失，这时气泡消失前占有的空间（空穴）由周围液体以很高的速度填充。
填充空穴的液体高速运动并产生很强烈的水击作用，其冲击应力可达数百甚至数千大气压，犹如子弹甚至可以将壁厚击穿，频率可达几万次/秒。
这种由于高冲击应力和高频率的水流冲击长期作用，在产生很大的噪声同时，会使泵零件表面材料从发生裂纹到点状剥落，称为气蚀。
气蚀是液体冲击的作用所致结构材料疲劳损坏的一种形式，称冲击疲劳。
气蚀现象发生的条件与泵的吸程、液体密度、温度、结构和泵的过流（叶轮等）材料有关。
其他条件确定后，泵的吸程设计就是避免气蚀形成条件的重要因素，对泵吸程的设计要求为：吸程=标准大气压－汽蚀余量－安全量，其中汽蚀余量指泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头之差。
通过对气蚀形成的原理和发生条件的了解，首先可以确定保险人对本案事故损失发生的原因，即“气蚀”的技术分析是毋庸置疑的，而另一方面，被保险人提出的安装位置错误的问题确实存在，因为在对该泵的安装上，对吸程设计的考虑不足。