3失效分析基本思路方法与程序
失效分析的程序和步骤
失效分析的程序和步骤失效分析是一种用于识别和解决系统或设备失效问题的方法。
它通过仔细的观察和分析失效现象，找出失效原因，并采取相应的措施来修复或防止失效的再次发生。
下面将介绍失效分析的基本步骤和常用程序。
1.收集相关信息：在进行失效分析之前，首先需要收集相关的信息和数据。
这包括失效现象的描述、相关历史记录、设备的技术参数、使用条件等。
2.确定失效的范围和目标：在进行失效分析时，需要明确分析的范围和目标。
这可以帮助专家集中精力分析关键部分，更好地解决问题。
3.制定研究方案：根据收集到的信息和目标，制定研究方案。
这包括确定所需的实验、测试、分析方法和工具。
4.实施实验和测试：根据制定的方案，进行必要的实验和测试。
这包括对失效现象进行再现性测试，测量相关的物理量和参数等。
5.分析测试数据：根据实验和测试的结果，对数据进行仔细的分析。
这包括对数据的统计处理、趋势分析、相关性分析等。
6.确定失效原因：根据数据分析的结果，确定失效的原因。
这可能涉及到不同层面的分析，包括物理层面、材料层面、设计层面、制造层面等。
7.提出解决方案：根据确定的失效原因，提出相应的解决方案。
这可能需要进行工艺改进、设计修改、部件更换等。
8.实施解决方案：根据提出的解决方案，进行相应的实施。
这包括对设备进行修复、改进、更新等操作。
9.验证解决方案：在实施解决方案后，进行必要的验证。
这包括对修复后的设备进行功能测试、性能测试等，以确保解决方案的有效性。
10.记录和总结：对整个失效分析过程进行记录和总结。
这有助于积累经验，提高问题解决能力，并为今后的类似问题提供参考。
失效分析的程序和步骤并没有固定的模式，具体的程序和步骤可能因问题的性质、复杂度和资源的限制而有所不同。
在实际应用中，可能需要结合专业技术和经验来灵活地进行失效分析，并不断地进行迭代和改进。
同时，要充分利用各种技术手段和工具，如扫描电镜、红外热像仪、故障模式与失效分析（FMEA）等，以提高分析的准确性和效率。
失效分析的思路和方法
4.用局部复合强化，克服零件上的薄弱环节，争取达到材料 的等强度设计。
克服失效措施的几个结合
在进行失效分析和提出克服失效的措施时，还应做到几个结 合
第四章 失效分析的思路和方法
4.1、失效分析的常规思路
失效分析的常规思路有三种思路： 1）以失效抗力指标为主线的失效分析思路 2）以制造过程为主线的失效分析思路 3）以零件或设备为类别的失效分析思路
1.以失效抗力为主线的失效分析思路
零件的失效是由于其失效抗力与服役条件这一对矛盾的 因素相互作用的结果，当零件的失效抗力不能胜任服役条 件时，便造成了零件失效。
零件的服役条件主要包括载荷和环境两方面的因素 。而零件的失效抗力指标一方面决定于材料因素如成分、 组织和状态等，一方面与零件的几何细节有关。
思路图
分析思路要点
1.对具体服役条件下的零件作具体分析，从中找出主要的失 效分析方式及主要失效抗力指标。
2.运用金属学、材料强度学和断裂物理、化学、力学的研究 成果，深入分析各种失效现象的本质：主要失效抗力指标 与材料成分、组织和状态的关系，提出改进措施。
1.设计、选材和工艺相结合 2.结构强度(力学计算、实验应力分析)与材料强度相结合 3.宏观规律与微观机理相结合(断口与组织分析) 4.实验室规律性试验研究与生产考验相结合
2.以制造过程为主线的失效分析思路
任何零件都要经历设计、选材、热加工(铸锻焊)、冷加工、热处 理、精加工、装配等工序，如果业己已经确认零件失效纯属于制 造过程中的问题，则可对上述诸工序一一展开分析。找出失效分 析的原因，提出克服失效的措施。
失效分析知识点
失效分析知识点第一章概论1.失效的定义：当这些零件失去其应有的功能时，则称该零件失效。
2.失效三种情况：（1）.零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等从而完全丧失其功能；（2）.零件在外部环境作用下，部分的失去其原有功能，虽然能工作，但不能完成规定功能，如由于磨损导致尺寸超差等；（3）.零件能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安全可靠性。
3. 失效分析定义：对失效产品为寻找失效原因和预防措施所进行的一切技术活动。
也就是研究失效的特征和规律，从而找出失效的模式和原因。
4. 失效分析过程：事前分析（预防失效事件的发生）、事中分析（防止运行中设备发生故障）、事后分析（找出某个系统或零件失效的原因）。
5. 失效分析的意义：（1）.失效分析的社会经济效益：失效将造成巨大的经济损失；质量低劣、寿命短导致重大经济损失；提高设备运行和使用的安全性。
（2）.失效分析有助于提高管理水平和促进产品质量提高；（3）.失效分析有助于分清责任和保护用户（生产者）利益；（4）.失效分析是修订产品技术规范及标准的依据；（5）.失效分析对材料科学与工程的促进作用：材料强度与断裂；材料开发与工程应用。
第二章失效分析基础知识一.机械零件失效形式与来源：1.按照失效的外部形态分类：（1）过量变形失效：扭曲、拉长等。
原因：在一定载荷下发生过量变形，零件失去应有功能不能正常使用。
（2）断裂失效：一次加载断裂（静载荷）：由于载荷或应力超过当时材料的承载能力而引起；环境介质引起的断裂：环境介质和应力共同作用引起的低应力脆断；疲劳断裂（交变载荷）：由于周期作用力引起的低应力破坏。
（3）表面损伤失效：磨损：由于两物体接触表面在接触应力下有相对运动，造成材料流失所引起的一种失效形式；腐蚀: 环境气氛的化学和电化学作用引起。
（4）.注：断裂的其他分类断裂时变形量大小：脆性断裂、延性断裂；裂纹走向与晶相组织的关系：穿晶断裂、沿晶断裂；2.失效的来源：（1）.设计的问题：高应力部位存在沟槽、机械缺口及圆角半径过小等；应力计算错误；设计判据不正确。
零件失效分析3-失效分析思路、程序及基本技能
收集与失效有关的物质，如气氛、物料粉尘、飞溅 物、反应物，并注意机械划伤、污染吸附等痕迹；
残骸的重要关键性部位，供实验室分析用； 清理现场时将编号的无用残骸有秩序地堆放在避 风雨的地方暂存、备用；
调查、访问和背景资料的收集
装备的工作原理及运行技术数据和有关的规程、 标准； 设计的原始依据； 选材的依据； 使用材料的牌号、性能指标、质量保证书、供应 状态、验收记录、供应厂家、出厂时间等； 加工、制造、装配的技术文件；
初步判断： 材料化学成材料组织有缺陷 材质分析 力学性能分析 断口分析 显微组织分析 分析论证开裂原因
结论
建立具体的分析 思路和工作程序
举例：汽车轮毂紧固螺栓断裂事故分析 现场信息调查：汽车轮毂紧固螺栓是汽车上至关重 要的零件，如果该零件出现问题，轻则造成交通事 故，重则造成车毁人亡，后果严重。某厂生产的汽 车的左后轮紧固螺栓全部断裂，5个螺栓中有4个螺 栓断裂前出现弯曲和扭转， 1个螺栓被剪切，造成 了车祸，该厂紧急召回了废车对其事故进行分析。
2. 失效分析的程序与步骤
（九）性能检验 性能检验是与设计所对应的性能 试验，这种确定性能的试验通常是破坏性试验。在 不允许对失效件做破坏性取样时，可以用硬度试验 来推断其力学性能，如屈服强度等。 （十）失效分析 模拟失效原因，制作与失效件相 同的构件，使之在设计要求的真实工况下运行。这 是非常昂贵但却可信的试验，只有在特殊需要下才 做。
初步判断： 螺栓的力学性能不够
可能原因
结构和装配问题 材质分析（材料成分、显微组织） 力学性能分析（工况、紧固、强度） 建立具体的分析 思路和工作程序 断口分析（形貌） 分析论证开裂原因 结论
失效树分析（FTA法） 失效模式及效应分析（FMEA法） 系统工程分析法 管理失误与风险树分析（MORT法） 事件树分析（ETA法） …
失效分析基本常识以及操作流程
失效分析基本常识以及操作流程失效分析是一种通过分析和探究事物、系统或过程发生失效的原因和机制的方法。
它可以帮助我们识别并改进潜在的问题，以提高系统的可靠性和性能。
以下是关于失效分析的基本常识与操作流程。
一、失效分析的基本常识1.失效模式与效应分析（FMEA）：FMEA是一种通过分析预测和评估失效模式及其严重性、发生概率和检测能力的方法。
它可以在设计、生产和使用阶段预防或减少失效。
2.失效树分析（FTA）：FTA是一种通过将失效进行因果关系的图形化表示来分析系统失效的方法。
它能够帮助确定导致一些具体失效的事件链。
3.事故树分析（ETA）：ETA是一种通过将事故及其后果进行因果关系的图形化表示来分析事故发生的方法。
它可以帮助识别和评估事故的潜在原因及其对系统的影响。
4.失效模式、原因和影响分析（FMEDA）：FMEDA是一种通过分析失效模式、失效原因和失效影响的方法来评估系统的可靠性。
它通常用于评估硬件系统。
5.人因分析：人因分析是一种通过分析人因相关的错误、失误和措施来评估和改进工作系统和流程的方法。
它可以帮助减少人为失误和提高操作效率。
二、失效分析的操作流程1.确定分析目标：确定需要进行失效分析的系统、产品或过程，并明确分析的目标和范围。
例如，是为了解决一个特定的问题，还是为了提高整体系统的可靠性等。
2.收集相关数据：收集和整理与失效有关的数据和信息，包括过去的失效记录、测量数据、使用情况等。
这些数据将为后续的分析提供基础。
3.选择适当的工具和方法：根据分析的目标和需要，选择适合的失效分析方法和工具，如FMEA、FTA、ETA等。
有时需要结合多种方法进行分析。
4.定义失效模式与效应：识别和描述可能的失效模式及其对系统的影响。
这包括对失效模式的描述和分类，以及对失效的严重性进行评估。
5.分析失效原因：通过追溯失效模式，分析导致失效发生的可能原因和机制。
这包括对失效原因的分类和评估，以及确定潜在缺陷和改进点。
失效分析的思路和方法
3.以零件或设备为类别的失效分析思路
机械产品按其类别可分为基础零件和成套设备。 对于同类零件或设备，尽管其功能各不相同，服役 条件也有很大差别，但在其工作性质上仍有诸多 相同或相通之处，因此其失效形式以及造成失效 的因素也有相同或相通之处。
4.2 失效分析的系统工程思路与方法
系统工程是一门综合运用多种现代化科学技术的综合
思路图
分析思路要点
1.对具体服役条件下的零件作具体分析，从中找出主要的失 效分析方式及主要失效抗力指标。
2.运用金属学、材料强度学和断裂物理、化学、力学的研究 成果，深入分析各种失效现象的本质：主要失效抗力指标 与材料成分、组织和状态的关系，提出改进措施。
3.根据“不同服役条件要求材料强度与塑性、韧性的合理配 合”这一原则，分析研究失效零件现行的选材、用材技术 条件是否合理，是否受旧的传统学术观念的束缚。 4.用局部复合强化，克服零件上的薄弱环节，争取达到材料 的等强度设计。
故障树可以反映出系统中故障的内在联系，使人一 目了然、形象地掌握这种联系并进行正确分析。 所以建树时要注意一下几点： 1）为建好故障树，要选准建树流程，然后根据主 流程确定几个分枝 2）合理处理好系统及部件的边界条件 3）对系统中各事件的逻辑关系和条件必须分析清 楚，不能有逻辑混乱和条件矛盾 4）故障事件定义要准确，不能在“树”中造成逻 辑混乱和矛盾。
克服失效措施的几个结合
在进行失效分析和提出克服失效的措施时，还应做到几个结 合 1.设计、选材和工艺相结合 2.结构强度(力学计算、实验应力分析)与材料强度相结合
3.宏观规律与微观机理相结合(断口与组织分析)
4.实验室规律性试验研究与生产考验相结合
2.以制造过程为主线的失效分析思路
任何零件都要经历设计、选材、热加工(铸锻焊)、 冷加工、热处理、精加工、装配等工序，如果业己 已经确认零件失效纯属于制造过程中的问题，则可 对上述诸工序一一展开分析。找出失效分析的原因 ，提出克服失效的措施。
失效分析基本常识以及操作流程
提交分析报告
任务来源 分析过程
背景描述
分析结果
记录和图片 综合评审
分析实质原因 提出纠正措施
工艺
设计结构 材料
测试方法 使用条件 质量控制
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6.0 操作流程-1
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6.0 操作流程-2
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6.0 操作流程-3
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6.0 操作流程-4
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9.0 FA工程师因该具备的能力
1. 要懂基础的物理科学，对物理对电路都要有 一定的基础，否则无法解释一些本质现象， 思路也不宽。
2. 要熟悉产品封装工艺，这个是失效分析的基 础，不然没法给结论。
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9.0 FA工程师因该具备的能力
3. 要懂电路和机械装配图。 4. 熟悉材料科学，会分析各种材料的相关问题。 5. 要对业界的所有失效分析设备，材料分析设
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2.0 研究对象和要求
2.1 需要做失效分析的对象
现场使用的失效样品（客诉样品） 可靠性试验失效样品 生产筛选失效样品（特大异常样品）
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2.0 研究对象和要求
2.2 失效分析层次要求
任一产品或系统的构成都是有层次的，失效原因也 具有层次性，如系统－单机－部件（组件）－零件（元 件）－材料。
上一层次的失效原因即是下一层次的失效现象。 凭我们现有资源和技术能力，结合产品特性，失效 分析适宜以器件为单元建立失效模式。分析机理达到零 件（如芯片\壳体\滤波片\插芯套组件等）层次即可。
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失效分析的程序和步骤
失效分析概要失效分析培训班用2007年11月前言江苏省机械研究所于2007年12月举办一个三天半的失效分析培训班，本教材即为该培训班而准备的,本教材由东南大学材料科学与工程学院孔宪中编写，部分文字内容参考金属所的金属断裂失效分析一书。
我们知道，进行失效分析,是1，找出事故原因，分清责任所属,依法进行索赔，挽回经济损失。
2，找出经验教训，避免同类事故,改进制造水平，定立新的工艺。
3，提供有关资料，促进法治建设，减少资金浪费，加快建设速度。
4，产生新型学科，提升科技水平,增强国家实力，节约资源成本这四方面所必需的，这次失效分析培训班主要介绍如何进行失效分析，大致内容有1．失效分析的几种分析思路:按：根据失效分类的分析思路根据设备或部件工作状况的分析思路根据制造工艺和部件类别的分析思路2．失效分析的分析程序1),现场调查2），观察,检测和检验3），分析及验证，作分析结论，4），提出报告，建议,及回访3．失效分析程序的实施1）设计分析程序和实施步骤2）失效部件的直观检验过程3）断裂源的确定4）断裂机制的确定,5）取样及编号6）检测和检验7）信息的纵综合，归纳，分析，得出初步结论8）结论的验证，写出报告，提出建议，4，常用的失效分析技术1）金属的显微断口分析2)金属及部件的疲劳失效分析3）腐蚀疲劳失效分析及应力腐蚀失效分析4）氢脆失效分析5）高温失效分析6)焊接失效分析5．常见部件的失效分析案例1）轮类用齿轮,叶轮，螺杆，轮箍各选一例2）轴类用曲轴，摇杆轴，前轴，连杆各选一例3）管道类用管道,导管方面选二例4）基础件类用轴承，弹簧，模具方面选三例通过培训班学习,使参加者获得一定的失效分析素养，能具备一定的失效分析能力，有一定程度的失效分析技术，接触一定数量的失效分析案例,便于开展失效分析工作。
一失效的定义凡机械设备或装置零件，只要不再能满足设计规定的功能者，统称“失效”。
一般有三种情况：即1，产生损害，不能继续使用.2，具备产生损害的危险，不能继续使用。
失效分析的程序和步骤
失效分析概要失效分析培训班用2007年11月前言江苏省机械研究所于2007年12月举办一个三天半的失效分析培训班，本教材即为该培训班而准备的,本教材由东南大学材料科学与工程学院孔宪中编写，部分文字内容参考金属所的金属断裂失效分析一书。
我们知道，进行失效分析,是1，找出事故原因，分清责任所属,依法进行索赔，挽回经济损失。
2，找出经验教训，避免同类事故,改进制造水平，定立新的工艺。
3，提供有关资料，促进法治建设，减少资金浪费，加快建设速度。
4，产生新型学科，提升科技水平,增强国家实力，节约资源成本这四方面所必需的，这次失效分析培训班主要介绍如何进行失效分析，大致内容有1．失效分析的几种分析思路:按：根据失效分类的分析思路根据设备或部件工作状况的分析思路根据制造工艺和部件类别的分析思路2．失效分析的分析程序1),现场调查2），观察,检测和检验3），分析及验证，作分析结论，4），提出报告，建议,及回访3．失效分析程序的实施1）设计分析程序和实施步骤2）失效部件的直观检验过程3）断裂源的确定4）断裂机制的确定,5）取样及编号6）检测和检验7）信息的纵综合，归纳，分析，得出初步结论8）结论的验证，写出报告，提出建议，4，常用的失效分析技术1）金属的显微断口分析2)金属及部件的疲劳失效分析3）腐蚀疲劳失效分析及应力腐蚀失效分析4）氢脆失效分析5）高温失效分析6)焊接失效分析5．常见部件的失效分析案例1）轮类用齿轮,叶轮，螺杆，轮箍各选一例2）轴类用曲轴，摇杆轴，前轴，连杆各选一例3）管道类用管道,导管方面选二例4）基础件类用轴承，弹簧，模具方面选三例通过培训班学习,使参加者获得一定的失效分析素养，能具备一定的失效分析能力，有一定程度的失效分析技术，接触一定数量的失效分析案例,便于开展失效分析工作。
一失效的定义凡机械设备或装置零件，只要不再能满足设计规定的功能者，统称“失效”。
一般有三种情况：即1，产生损害，不能继续使用.2，具备产生损害的危险，不能继续使用。
失效分析基本常识以及操作流程概要
失效分析基本常识以及操作流程概要失效分析是一种通过对可能导致系统、设备或产品失效的原因进行分析，找出失效根本原因并采取措施来防止或解决失效问题的方法。
它是广泛应用于各个行业的一种科学技术手段，可以提高产品和系统的可靠性、安全性和稳定性。
失效分析的基本常识包括以下几个方面：1.失效模式与失效机理：失效模式是指系统、设备或产品发生失效的表现形式，如断裂、腐蚀或短路等。
失效机理是导致失效发生的物理或化学过程，如疲劳、腐蚀或热膨胀等。
2.失效根本原因：失效根本原因是导致失效机理发生的根本问题，可以是设计缺陷、材料问题、工艺不良或使用误操作等。
3.失效分析方法：失效分析可以采用多种方法，如故障树分析、事件树分析、失效模式与效应分析（FMEA）和故障模式与效应分析（FMECA）等。
这些方法可以帮助确定失效发生的可能原因、失效的后果以及防止或解决失效的措施。
4.失效分析工具：失效分析可以借助一些工具来进行，如故障记录、故障数据分析、实验测试和仿真模拟等。
这些工具可以提供有关失效发生的详细信息，以便进行有效的分析和解决。
失效分析的操作流程概要如下：1.收集失效信息：首先需要收集与失效相关的信息，包括失效模式、失效机理、失效数据和相关报告等。
2.确定失效根本原因：通过对失效信息进行分析，确定失效的根本原因。
可以采用故障树分析等方法来帮助确定可能的失效原因。
3.评估失效后果：评估失效的后果，包括人员伤害、财产损失和环境影响等。
可以采用FMEA和FMECA等方法来评估失效的后果。
4.制定措施：根据失效的根本原因和后果，制定相应的措施来防止或解决失效问题。
这些措施可以包括改进设计、优化工艺、更换材料或提供培训等。
5.实施措施：根据制定的措施，进行实施。
这可能涉及到产品的改进、工艺的优化或操作人员的培训等。
6.监控效果：监控实施措施的效果，以确保达到预期的目标。
如果发现新的失效问题，需要重新进行失效分析并制定相应的措施。
失效分析的思路和方法课件
详细描述
02
分析系统级产品的整体性能 和失效模式，研究各组成部 分之间的相互影响。
05 失效分析的展望
失效分析技术的发展趋势
01
02
03
智能化分析
利用人工智能和大数据技 术，实现失效分析的智能 化，提高分析效率和准确 性。
多学科交叉
整合物理、化学、材料科 学等多学科知识，深入研 究失效机制，揭示失效本 质。
事件树分析法
事件树分析法是一种自下而上的归纳分析方法，通过分析 基本事件的发生概率和它们之间的逻辑关系，推导出系统 事件的概率和可能结果。
事件树分析法需要确定初始事件和后续事件，通过逻辑门 将它们连接起来，形成事件树，然后对事件树进行定性和 定量分析，找出关键事件和重要事件，评估系统事件的概 率和可能结果。
可靠性工程设计
将失效分析结果纳入产品可靠性工程 设计，优化产品设计，提高产品可靠 性和寿命。
感谢您的观看
THANKS
确定失效原因和机理 ，预防类似失效再次 发生。
为设计、材料、工艺 等方面提供改进依据 。
提高产品质量和可靠 性，降低维修和保障 成本。
失效分析的基本流程
收集失效产品或部件， 了解使用环境和条件。
01
进行深入分析，如断口 观察、化学分析、金相
检查等。
03
验证改进措施的有效性 ，进行跟踪和反馈。
பைடு நூலகம்
05
进行初步检查和测试， 记录失效现象和特征。
02
确定失效原因和机理， 提出改进措施和建议。
04
02 失效分析的思路
失效模式识别
确定失效模式
通过观察、检测和实验，识别产品或 系统的失效模式，即确定失效的表现 形式。
失效分析基本方法PPT课件
系统工程法
9
3.1 失效分析的思路及方法
1 失效系统工程分析法主要类型：
（1）故障树分析法（简称FTA法） （2）特征—因素图分析法 （3）事件时序树分析法（简称 ETA法） （4）故障率预测法 （5）失效模式及后果分析法（简称FMEA法） （6）模糊数学分析法
主要类型
10
3.1 失效分析的思路及方法
四M方法
7
3.1 失效分析的思路及方法 3. “四M”分析思路及方法
（1）人员情况的分析 （2）环境情况的分析 （3）设备情况的分析 （4）管理情况的分析
四M方法
8
3.1 失效分析的思路及方法
3.1.3 失效系统工程分析法
失效系统工程是把复杂的设备或系统和人的 因素当作一个统一体，运用数学方法和计算机等现 代化工具，来研究设备或系统失效的原因与结果之 间的逻辑联系，并计算出设备或系统失效与部件之 间的定量关系。
故障树例
15
3.1 失效分析的思路及方法
故障树例
16
3.1 失效分析的思路及方法
定义与特征
17
3.1 失效分析的思路及方法
各底事件发生概率的均值及其左右分布
事件 均值m 分布、 事件 均值m 分布、 事件 均值m 分布、
x1 0.0002 5.03410-5 x2 0.0010 2.51710-4 x3 0.0030 7.55110-4 x4 0.0004 1.00710-4 x5 0.0007 1.76210-4 x6 0.0006 1.51010-4 G18 0.0002 5.03310-5 G6 0.0075 1.88110-3
，材料成分不合格，夹杂物超级，显微组织不符合要求 ，材料各向异性严重，冶金缺陷等。
《失效分析》课件-3
所谓“四M”分析法，是指将Man（人）、 Machine（机器设备）、Media（环境介质）和 Management（管理）作为一个统一的系统进行 分析的方法。对于一个比较复杂的系统常采用此 种方法。依此分别进行如下四方面的分析工作
四M方法
7
3.1 失效分析的思路及方法 3. “四M”分析思路及方法
技术参量
29
3.2 失效分析的程序与步骤
4．深入分析研究 （1）失效产品的直观检查（变形，损伤情况，
裂纹扩展，断裂源）
（2）断口的宏观分析及微观形貌分析（多用扫 描电镜）
（3）无损探伤检查（涡流、着色、磁粉、同位 素、X射线、超声波等）
（4）表面及界面成分分析（俄歇能谱） （5）局部或微区成分分析（辉光光谱、能谱、 电子探针）
（6）相结构分析（X射线衍射法） （7）断裂韧性检查，强度、韧性及刚度校核
深入研究
30
3.2 失效分析的程序与步骤
5 综合分析归纳，推理判断提出初步结论
根据失效现场获得的信息、背景材料及各种实测数据，运用材
料学、机械学、管理学及统计学等方面的知识，进行综合归纳 、推理判断、分析后，初步确定失效模式并提出失效原因的初 步意见和预防措施。
故障树法
11
3.1 失效分析的思路及方法
工作程序
确定不希望发生的事件（上端事件）； 对设备的设计、制造、维修、使用等技术资料进
行分析； 采用手工或计算机合成故障树； 求出能使上端事件发生的必要且充分的最小数目
的基本事件的集合； 收集计算时必须的故障率数据； 计算上端事件发生的概率； 对基本事件的重要度作评价； 分析计算结果，提出改进措施。
防止锈蚀，防止手指
第三章失效分析基本方法
（2）环境情况的分析
（3）设备情况的分析
（4）管理情况的分析
3.1.3系统工程的分析思路及方法
概念：是一门综合技术，它综合运用多种 现代科学技术，并与各领域的具体问题相 结合，从而应用于各个领域。
特点：找出系统失效的原因与结果之间的 逻辑关系，并计算出设备系统失效与部件 之间的定量关系
（1）基本概念： 定义：就是分析各种事件（系统组元的状 态变化）之间的逻辑关系，分清正常事件 和异常事件，再找出失效原因。 特点：1，可以查明与失效事件有关的所有 原因；2，可以把分析过程和结果表示出来， 并可以方便地计算出系统失效的概率。 应用：复杂的设备系统的失效分析
（2）故障树分析法工作程序
6、使用环境
环境因素（低温、高温及腐蚀介质等）的变化， 会使材料的疲劳强度显著降低，往往引起零件过早 的发生断裂失效。
一般来说，温度降低、疲劳强度升高；温度升 高，疲劳强度降低。这是因为金属的变形抗力下降， 使疲劳裂纹容易形成。高温下金属通常不存在疲劳 极限。
腐蚀性环境对材料的静强度虽然有一定的影响， 但其影响程度远不如它对疲劳极限的影响。通常， 对腐蚀环境敏感的材料，其疲劳性能降低比较显著。 如对于一般中等强度的合金结构钢，腐蚀环境可使 其疲劳极限下降l/3~l/2。因此，腐蚀与疲劳叠加在 一起，发生交互作用，于是腐蚀疲劳极限比在无腐 蚀条件下的疲劳极限低。
例如：集合A由4个离散值X1，X2，X3，X4 组成。 即 A= ｛X1，X2，X3，X4｝ 例如：集合A由0到1之间的连续实数值组成。 A= ｛x，x ∈ R，0 ≤ x ≤ 1｝ 以上两个集合是完全不模糊的。对于任意 元素x，只有两种可能：属于A，不属于A。
这种特性可以用特征函数来描述：
失效分析基本方法
事件 均值m 分布、
x7 x8 x9 x10 x11 0.0002 5.03410-5 0.0002 5.03410-5 0.0010 2.51710-4 0.0009 2.26510-4 0.0020 5.03410-4
事件 均值m 分布、
x13 0.00001 2.51710-6 x14 0.00001 2.51710-6 x15 x16 x17 0.0001 0.0001 2.51710-5 2.51710-5
（1）设备的自然情况
（2）设备的运行记录 （3）设备的维修历史情况 （4）设备的失效历史情况 （5）设计图纸及说明书，装配程序说明书，使用 维护说明书 （6）材料选择及其依据 （7）设备主要零部件的生产流程
（8）质量检验报告及有关的规范和标准
收集材料
23
3.2
失效分析的程序与步骤
3 技术参量复验 （1）材料的化学成分
TOP 0.0060 1.50610-3
故障树例
18
3.1 失效分析的思路及方法
3 数理统计分析思路及方法 巴特雷图
相关性分析 灰色关联分析
数理统计法
19
3.2
失效分析的程序与步骤
3.2.1 分析程序的意义
失效分析是一项复杂的技术工作，它不仅要求失效分 析工作人员具备多方面的专业知识，而且要求多方面的工 程技术人员，操作者及有关的科学工作者的相互配合，才 能圆满地解决问题。因此，如果在分析以前没有设计出一 个科学的分析程序和实施步骤，往往就会出现工作忙乱、 漏取数据、工作缓慢或走弯路，甚至把分析时步骤搞颠倒， 使某些应得的信息被另一提前的步骤给毁掉了。
3.1.2 相关性分析的思路及方法
一般用于具体零、部件及不太复杂的设备系统的失效分析中。
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• 整个失效分析工作的基础和前提； • 一般以失效现场为出发点，通过观察和现场实验
等手段，全面、系统和客观地收集失效对象、失 效现象和失效环境等失效信息。 • 调查时应作好必要的记录和照相，必要时，还需 反复调查。
3.2 失效分析的一般程序
2 初步确定肇事失效件
• 根据失效系统的结构特点、工作原理和相关的 痕迹特征、失效件的失效特征，运用逻辑推理 的思维方法，确定肇事失效件。
• 人、机、料、法、环、技术等六个方面全面查找。 • 缺点：耗时耗力、重点不突出。 • 优点：有利于全面改进。 • 一般很少采用，是一种没有办法的办法。
3.1 失效Βιβλιοθήκη 析基本思路方法故障树分析思路
• 最早用于可靠性分析 • 从结果到原因描绘事件 • 图形演绎分析方法 • 故障事件在一定条件下的逻辑推理方法 • 关键是建造准确的故障树，不得有遗漏
思考途径的方向
• 顺藤摸瓜 • 顺藤找根 • 顺瓜摸藤 • 顺根摸藤 • 顺瓜摸藤+顺藤找根 • 顺根摸藤+顺藤摸瓜 • 顺藤摸瓜+顺藤找根
3.1 失效分析基本思路方法
几种典型的失效分析思路
• 撒大网逐个因素排除的思路 • 故障树分析思路 • 逻辑推理的思路
3.1 失效分析基本思路方法
撒大网逐个因素排除的思路
3.1 失效分析基本思路方法
失效性质
•断裂 •腐蚀 •裂纹 • 工艺缺陷 • 冶金缺陷 •其他
3.1 失效分析基本思路方法
危害性后果及范围
• 是否会导致事故 • 在线产品 • 入库产品 • 装机产品（是否需要返厂） • 有无批次性问题 • 偶发性因素 • 可检性（外场可检性）
3.1 失效分析基本思路方法
3.2 失效分析的一般程序 3 确定具体分析思路和工作程序
• 如果历史上曾经发生过类似的失效事件，应 按类比推理的思路和程序进行分析；
• 对首次发生的失效事件，应按逻辑推理的思 路和程序进行分析。
3.2 失效分析的一般程序
4 初步判断肇事件的失效模式
• 根据失效的宏微观特征、痕迹特征、结构特 点、材料特性、环境条件、工作原理和受力 状态等信息，分析确定失效的模式。
失效分析基础
陶春虎
中国航空工业集团公司失效分析中心
第三讲 失效分析基本思路方法与程序
1. 失效分析基本思路方法
3.1 失效分析基本思路方法
失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线
失效分析思路是指在思想中以机械失效的规律（即宏观表 象特征和微观过程机理）为理论依据，把通过调查、观察 和实验获得的失效信息（失效对象、失效现象、失效环境） 分别加以考察，然后有机结合起来作为一个统一整体进行 全过程考察，以获取的客观事实为证据，全面应用逻辑推 理综合分析的方法 ，来判断失效事件的失效模式，并推断 失效原因。
效表现及特征 • 微观失效特征 • 模拟试验时出现的有关失效特征 • 文献资料上记载的同类失效特征
3.1 失效分析基本思路方法
失效环境
• 介质环境（整机环境、局部环境、具体环境） • 应力环境（包括载荷种类、大小、振动、噪声等） • 温度环境 • 其他环境（如湿度、辐照等）
3.1 失效分析基本思路方法
原因分析
设计
（主要针对新产品，如斯贝发动机主机零部件， 一般与设计的关系不大）
工艺 材料 以上之间的综合
设计是根本，原因分析应立足设计改进
3.1 失效分析基本思路方法
原因分析－－工艺环节
1. 工艺链的薄弱环节 2. 工艺过程难以控制的环节（特殊工艺） 3. 工艺变更情况 4. 失效过程与工艺环节的关系
3.1 失效分析基本思路方法
原因分析－－工艺环节
1. 确定失效过程 2. 2. 初步确定导致失效的可能工艺环节 3. 必要的计算与试验验证 4. 综合分析 5. 改进措施分析
3.1 失效分析基本思路方法
现代失效分析的逻辑推理
1. 措施要有针对性 2. 考虑工艺成熟性 3. 高度关注改进可能带来的负面效果
3.1 失效分析基本思路方法
失效对象
• 当前失效件－－在机械失效现场调查获得的失效件 • 潜在失效件－－在役或返修中的与当前失效件相同型号的 并且履历相似的机件 • 过去失效件－－历史上曾发生过的与当前失效件同一型号 的类似失效件
3.1 失效分析基本思路方法
失效现象
• 机械失效现场调查收集到的各种有关失效的宏观表现及特征 • 实验室分解检查观察和实验得到的各种宏观显性和隐性的失
（不引起其他问题）
第三讲 失效分析基本思路方法与程序
2. 失效分析的一般程序
3.2 失效分析的一般程序
• 调查现场失效信息 • 初步确定肇事失效件 • 确定具体分析思路和工作程序 • 初步判断肇事失效件的失效模式 • 查找失效的原因 • 综合分析 • 模拟再现 • 形成失效分析报告
3.2 失效分析的一般程序
失效分析思路的作用和意义
•在科学的分析思路指导下，才能制定出正确的分析程序 •在正确的分析思路指导下，才能查明失效原因 •有正确的分析思路指导，才能确定分析方向、明确分析
范围，阐明推断失效过程
失效分析思路不仅是失效分析学科的重要 组成部分，而且是失效分析的灵魂。
3.1 失效分析基本思路方法
产品生产过程中的失效分析
3.2 失效分析的一般程序 5 查找失效原因
• 根据失效模式所指明的方向，围绕失效模式 所涉及的原因，从内因和外因两方面查找。
•失效性质； •危害性后果分析； •涉及范围分析； •原因分析； •可检测性分析； •预防和改进措施及效果；
3.1 失效分析基本思路方法
思考途径的方向
• 机械失效的完成过程状态呈现失效过程的总的结果 • 失效分析常常是先判断失效模式，后查找失效原因 • 尽量把失效过程的起始状态作为分析重点
3.1 失效分析基本思路方法
3.1 失效分析基本思路方法
逻辑推理的分析思路
• 逻辑推理是从已有的知识推出未知的知识，从一个或几个 已知的判断推出另一个新的判断的思维过程
• 逻辑推理方法：演绎推理、归纳推理、类比推理 • 逻辑推理的思路，是以真实的失效信息事实为前提，根据
已知的机械失效规律性的（理论的）知识和已知的判断， 通过严密的、完整的逻辑思考，推断出机械失效的模式、 过程和原因的思路 • 可以作为指导失效分析全过程的思维路线