故障诊断与失效分析电子教案

2.1失效分析的定义：
研究产品潜在的或显在的失效机理，发 生率及失效的影响，或为决定改进措施而进 行的系统调查研究。
⑴潜在的和显在的——事前、事中、事后分析
谈到失效分析，往往只着眼于工程中、试验或
使用后发生的显在异常或失效。但从预防的角度来 看，应尽量追溯其起源、源流，“抓住不好的苗
头”。即应重视包括预测和预报技术（模拟、环境 试验、有限元、应力分析、FMEA(Failure Mode and Effect Analysis,失效模式及效应分析)、FTA （Failure Tree Analysis，故障树分析）、 FMECA（Failure Mode Effect and Criticality Analysis，失效模式、效应及危害度分析）、ETA 等）的事前和事中的失效分析。
在追溯导致失效原因的过程中，获得和整理必要 的信息也是不可缺少的。不论是否提出改进措施， 一定要汇编成报告书，进而编入事例集及输入数据 库，供事前分析和防止再发生失效使用。
偶然时效（随机失效）：产品因为偶然因素而发生失效，通常是产 品完全丧失规定功能。既不能通过强化试验加以排除，采取良 好维护措施也不能避免，在什么时候发生也无法判断。
耗损失效：产品由于磨损、疲劳、老化、损耗等原因而引起的失效， 它往往是产品的输出特性变坏，但仍有一定的工作能力。
1.2按失效程度划分 完全失效：完全丧失规定功能的失效；
量的分析——工程计算、模拟、失效率的预测、 变化率和渐变失效的预测等。统计、概率分布、 用概率纸分析、累积风险性分析、多变量分析、 实验设计法等。
⑶改进措施和系统的调查研究
失效分析方法本身的开发是非常重要的。失效 机理的探求归根到底涉及到产品寿命的全过程，可 以必须有组织的、有系统的，而不是零星的、片断 的调查结果而告终。
故障诊断与失效分析
第一章故障诊断与失效分析概述
第一节失效分析的意义及名词 1失效
产品丧失规定的功能（包括规定功能的完全丧失，也包括 规定功能的降低）称为失效，对于可修复的产品，通常称之为 故障。 失效:涉及到产品、可修复产品、功能、规定的功能和丧失等几 个概念。 产品：按ISO9000定义，产品是过程的输出。产品一词在失效 分析及其相关领域特指成品。 可修复产品：当产品丧失规定功能时，按规定的程序和方法进 行维修后，可恢复规定功能的产品。一个产品是否需要修复， 是一个相对的概念，受到多方面因素的制约。首先要看技术上 是否可行，其次要看经济上是否合理，再次要看时间上是否允 许等等。
功能：功能是指作为产品必须完成的事项，指产品的功用和用 途。
规定的功能：规定的功能是指国家有关法规、质量标准、技术 文件以及合同规定的对产品适用、安全和其它特性的要求。它 既是产品质量的核心，也是产品是否失效的判据。
丧失：产品在商品流通或使用过程中失去了原有规定的功能 （或降低到规定功能以下），也就是说，产品规定的功能有一 个从有到无、从合格到不合格的过程。这种功能的丧失可能是 暂时的、简短的或永久性的；可能是部分的、全部的；丧失可 能快也可能慢；丧失规定的功能，经过修理后有可能恢复，也 可能无法恢复。
严重失效：能导致复杂产品完成规定功能的能力降低 的产品组成单元的失效；
轻度失效：指不致引起复杂产品完成规定功能的能力 降低的产品组成单独立失效：不是因为其它产品的失效而引起的本产品 的失效；
从属失效：是因为其它产品的失效而引起的本产品的 失效。
1.6按失效的关联性划分
失效的种类是很多的。一般情况失效可作如下分类。
1.1按失效原因划分
误用失效：未按规定条件使用产品而引起的失效；
本质失效：由于产品本身固有的弱点而引起的失效，与是否按规定 条件使用无关；
早期失效：由于产品在设计、制造或检验方面的缺陷等原因而引起 的失效。一般情况下，新产品在研究和试制阶段出现的失效， 多为早期失效。一般来说，早期失效可通过强化试验找出失效 原因并加以排除。
部分失效：产品的性能偏离某种规定的界限，但尚未 完全丧失规定功能的失效。
1.3按失效的时间特性划分 突然失效：通过事先的检测或监控不能预测到的失效；
渐变失效：通过事先的检测或监控就可以预料到的失 效。产品的规定功能是逐渐减退的，但开始该过程 的时间不明显。
1.4按失效后果的严重程度划分 致命失效：导致重大损失的失效；
2失效分析
机件失效，特别是那些事先没有明显征兆的失效， 有时会带来巨大的经济损失，甚至会造成严重的人 身事故。因此，对失效的零件进行分析，找出失效 原因，提出改进和防范措施，对于提高产品质量， 杜绝类似事故再次发生是十分重要的。
失效分析的目的不只是要判断机件的失效原因， 更重要的是为预防失效找到有效的途径。前者是后 者的基础，后者是前者的继续，两者是不可分割的。
事前分析：应用于设计、开发、制造阶段的预测 分析。主要包括：工程计算、可靠度计算、故障 率的评价、FTA、FMEA、ETA等，以及零部件外 购阶段的评价和认定等外购管理。
事中分析：在制造阶段中的制造、生产设备，使 用中产品异常的预测、状态监视维护及状态监视。
事后分析：事后通过追究制造、试验和使用等各 阶段发生不良情况和异常情况，以及失效现场分 析，根据现象产生的原因及再现实验提出进一步 改善的措施。
关联失效：在解释试验结果或计算可靠性特征数值时 必须计入的失效；
非关联失效：在解释试验结果或计算可靠性特征数值 时不应计入的失效；
产品的零件失效，并不总会引起产品的 不可靠。对于复杂的产品，会有这样的零件， 它的失效不一定会引起产品基本特性偏离规 定界限之外。例如，车厢内的照明灯，对于 汽车的可靠性没有影响，在计算产品的可靠 性时，该零件的失效不予考虑。
最典型的失效分析是事后分析，以失效分析的目 的上看，它是改善和排除失效原因的预防工作。
⑵机理、发生率、失效的影响——质的和量的分析
关于机理，不仅需要质的评价，也需要发生率这 一量的评价。
质的、功能的分析——固有技术分析、应力分析、 功能和环境试验、再现实验、材料和物性论的分 析、可靠性方框图、FMEA、FTA（功能面）的利 用等。