失效模式分析

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失效模式分析
•§4.3 严重度分析
•一、定性分析
A级，常发生。单一失效模式发生概率大于系统总失效 概率的20%。 B级，较常发生。单一失效模式发生概率在系统总失效 概率的10%~20%。 C级，偶尔发生。单一失效模式发生概率在系统总失效 概率的1%~10%。
。
•求
•II级严重性的第一个失效模式的严重度数字为
•II级严重性的第二个失效模式的严重度数字为
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•求
•II级严重性的产品严重度数字为
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•
• • •
•三、严重度矩阵
•高
严
•A
重 度
增
•B
加
严
•C
重 度 数 字 •Cr
发概
生率
概 率
增 加
•D
•E •低
•
——决策基础的重要部分
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失效模式分析
•方法描述：
•1、部件描述 •2、与安全有关的各种部件的描述 •3、可能的故障 •4、损坏特征、可能的原因及其影响的评估 •5、故障检测 •6、目前的改进措施 •7、对系统的影响
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•转向 架系
统 •钢轨 使用区
域 •100
加速度超过正 常值，横向钢 轨力增加
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•机车车辆转向架FMEA表格（续）
代码与零部件 故障类型 名称
210车轮/钢轨
车轮与钢轨 的接触尺寸 不当
源自文库
影响分析
磨损车轮型 面快速形成 大锥度
危害评价
危险性
不良的接触影 B 响转向架稳定 性的灵敏度
轴箱过热
230轮对轴承
影响不可避 免
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发生概 严重性 率
可能措施
0.0006
严重
严格控制原材料质 量，消除缺陷。进 行耐压试验，采用 合理包装，在运输 中保护发动机
0.0001
严重
严格控制生产过程 ，确保工艺质量， 严格控制在极限温 度之内存储和使用 。
0.0001
严重
严格执行正常清洗 程序，机巧清洗后 严格检验，确保清 除一切沾染物
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•FMECA分析的用途
•1、在设计管理上的用
途 FMECA与线路应力分析的结合是可靠性预测、分配和评
定时的一项原始资料。
FMECA 是评定设计方案的手段
FMECA 是设计评审、质量复查、事故预想的依据和证明
•2、在其他用途
安排测试点、制造和质量控制，制定试验计划的一种依据。
制定检测程序、设计诊断装置的基础。 与试验结果和失效分析报告一起进行定性评定。 可靠性维修，后勤保障分析的原始资料。
•疲劳 源
•裂纹 扩展区
•载荷因素： 载荷性质、大小、变化速度等
•瞬断 区
•材质因素：材料的成分、机械性能、冶金特性等
•表面因素：表面粗糙度、划痕、碰伤等
•几何因素：圆角、倒角等
•环境因素：环境介质、环境温度等
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•FMECA分析实例1
•例 某一固体火箭发动机由推进剂药柱、内衬和发动机壳组成。绘制 其失效模式后果分析表
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•机车车辆转向架FMEA表格
代码与零部件 故障类型 名称
110钢轨（使用 区域）
横向位移阻 力降低，钢 轨型面不符 合设计规范
影响分析
影响低，对 所有转向架 影响皆相同
危害评价
危险性
在最大运行速 A 度时测得的钢 轨力是安全的
横向加速度 影响小，对
过高
所有转向架
影响皆相同
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2020/11/15
失效模式分析
•§1 概述
•失效的定义： •1、设备在规定条件下，不能完成其规定的功能；
•2、设备在规定条件下，一个或几个不能达到其规定值 ； •3、由于环境应力变化，导致功能丧失；
•4、即使设备在规定条件下具有完成规定功能的能力 ，但因操作者的失误而造成产品功能丧失；
项目 失效模式
失效原因
可能后果
发动机 壳
破裂
工艺质量差 材料缺陷
运输中损坏 搬运中损坏
内压过高
导弹毁坏
推进剂 药柱
断裂 孔穴 粘接面分离
固化残余应力 温度过低 老化
燃烧速度过 高；内压过 高；机壳在 工作过程中 破裂
内衬
与外壳分离
与药柱或隔 热层分离
粘接剂不良 粘接控制不良
壳体成形后净 化不够
燃烧速度过 高；内压过 高；机壳在 工作过程中 破裂
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•失效等级：
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•故障模式的分类
•1、损坏型故障模式：裂纹、塑性变形、断裂等 •2、退化型故障模式：老化、变质、表面防护脱落等 •3、松脱型故障模式：松动、脱开、脱焊等 •4、失调型故障模式：间隙不适、流量不当、压力不当 等 •5、堵塞和渗漏型故障模式：堵、渗、漏等 •6、功能型故障模式：功能不正常、功能不稳定等 •7、其它类型故障模式：润滑不良等
D级，很少发生。单一失效模式发生概率在系统总失效 概率的0.1%~1%。 E级，极少发生。单一失效模式发生概率小于系统总失效 概率 的0.1%。
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•二、定量分析 •1、失效后果概率
•2、失效模式严重度数字
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•失效率后果 •元件失效率×10-6/h为单位 •任务阶段内的工作时间 •失效模式相对频率
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•3、产品严重度数字
•属于某一严重度的失效模式数 •产品在该严重度下的最后一个失效模式
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•若某产品的失效率
，在某一任务阶段，出现两个
II级严重的失效模式和一个IV严重失效模式。这三个失效模式的相对频
率分别为：
，失效后果概率均为0.5，在该
阶段工作时间为1h，求该产品在此任务阶段，在严重性II下的
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•输 •入 •原 •始 •资 •料
•分析 系统 结构 及各 组成 部分 功用
•构造 系统 的可 靠性 框图
•列出 各功能 级的失 效模式 机理效
应
•研 究失 效检 测方
法
•可 能 的 预 防 措 施
•致命 性分析
•失效 模式概
率
•致命 度的估
•输出填写
FMECA 表格
计
再见，see you again
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2020/11/15
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•FMECA分析过程
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•零件材料失效原因的分类
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•断裂分类： •根据裂纹发展过程 •沿晶断裂 •穿晶断裂 •根据受载性质 •疲劳断裂 •静载断裂 •冲击断裂 •根据完全断裂前的宏观变形 •脆性断裂 •韧性断裂
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•疲劳断裂原因：
•600
•车体 •700
•二系悬挂 •610
•转向架车体的连
接 •620
•抗侧滚 •装置 •630
•限位止 挡
•621
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•故障类型：
•1、A型故障：由于生产或装配造成的功能丧失 • 通过工厂和检修保证状态良好 •2、B型故障：产品功能的逐渐退化 • 引入一个正常的检测系统 •3、C型故障：产品功能的突然丧失 •
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•钢轨 与轴箱 间的部
件 •200
•轮/轨 •210
•轮对 •220
•轴承 •230
•轴 箱
•300
•轴箱 与转向 架间部
件
•400 •一系 •悬挂
•410
•轮对 导向装
置
•420
•轴箱 定位装
置
•421
•转向 架构架 •500
•弹簧 •装置 •611
•减振器 •612
•转向架 构架与车 体间部件
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•IV •III •II
•严重性级别 •严重性级别
•I
失效模式分析
•机车车辆 FMEA分析实例
•国际铁路联盟的研究与试验机构的B176委员会 （UIC ORE B176）
•对机车车辆转向架进行了深入的研究，进行了大量的
实验和评估，并为选择高速机车车辆的样机转向架进
行了费用—效能分析。
如果不及时报 告，运行危险
B
300轴箱
轴箱破损
一般不会发 运行危险 生
C
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•机车车辆转向架FMEA表格（续）
代码与零部件 故障类型 名称
一系弹簧断 410一系弹簧 裂
影响分析
可能不会发 生
危害评价
危险性
危害运行安全 C
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•机车车辆转向架FMEA表格（续）
-
1.7
-
-
摩擦
10.6
-
-
-
1.5
氧化
-
-
-
-
-
绝缘
-
-
1.6
-
12.3
裂痕
0.5
-
-
-
-
磨损
60.2 83.4 8.1
60
25.1
断裂
-
10.0 47.1
20
4.6
其它
-
-
11.5
-
16.1
电位器 27.5 10 25 15 22.5
继电器 12.3 0.4 2.3 2.6 12.3 2.4 17.5 11.9
•故障模式的比率
•故障模式比率——产品出现失效模式的百分比
•进一步分析失效原因，采取预防措施的可靠依据
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•几种机械零部件的失效模式及其比率
轴承 离合器 连接器 齿轮 发电机
腐蚀
18.7
-
6.3
-
6.3
蠕变
-
-
-
-
-
形变
2.5
6.6
23.7
20
2.1
侵蚀
3.1
-
-
-
-
疲劳
4.4
代码与零部件 故障类型 名称
控制信号错 420轮对导向装 误
置
影响分析
导致受控零 部件不能正 常工作
危害评价
危险性
C 危害高速运行 时的安全
500转向架
转向架构架 可能不会发
断裂
生
危害运行安全 C
700车体
车体支撑与
固定系统断 可能不会发
裂
生
危害运行安全 C
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失效模式分析
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
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•§2 失效模式与后果分析
•FMECA
•FMEA 失效模式与后果分析 •CA 严重度分析
•一、FMEA
•1、功能FMEA和硬件FMEA •功能FMEA
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•硬件FMEA
•设计初期 •复杂系统
失效模式分析
•2、FMEA 程序 •FMEA基本程序:
•1、确定失效模式 •2、绘制系统功能图和可靠性框图 •3、确定工作参数和功能 •4、查明所有失效模式、发生原因及后果 •5、按可能的最坏后果评定失效模式的严重性级别 •6、确定失效模式的检测方法及补救预防措施 •7、提出修改方案及其他措施 •8、提交分析报告