失效分析基本方法
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。
失效分析思路方法和基本程序
第三章失效分析思路方法和基本程序• 3.1 失效分析的思想方法1.整体观念原则设备失效要考虑的对象不仅仅是设备，要把设备---环境—人当作一个系统来考虑a.失效构件与邻近非失效构件之间的关系b.失效构件与周围环境的关系c.失效构件与操作人的各种关系大胆设想可能与环境发生哪些问题，逐个列出失效因素，对照调查，检测，试验数据再逐个排除，特别是大型构件更要如此.2.从现象到本质的原则失效的表现是现象原因才是本质许多失效表现出一定的现象，如一个断口出现贝壳花样；又知道其承受交变载荷，就可认定失效类型是疲劳，但还要进一步弄清为什么会发生疲劳失效，找出原因才是本质。
3.动态原则位置机械产品对周围的环境相对运动变化之中条件设计参量和操作工艺指标只能是一个分析的参考量。
甚至存放在仓库的新产品也要认为在动态中。
内部受力条件会变化，外部温度、介质会变化，产品本身的某些因素也会变化。
4.两分法原则好的方面任何事物、事件一分为二不好的方面失效分析中对任何事物、事件都要一分为二，名牌、进口和质量好的产品也会失效，也会出现设计不当或材料问题。
5.立体原则客观事物在不同的时空范围内是变化的a.对同一设备在不同的服役阶段或不同的环境就会具有不同的性质。
b.同一工况条件构件的不同部位也会产生不同的失效模式失效分析要多方位综合考虑问题。
6.比较方法、历史方法、逻辑方法失效与已失效系统进行比较,依赖过去失效资料积累分析,分析比较综合归纳作出判断和推类。
3.2 相关性分析的思路及方法1.按失效零件制造全过程和使用条件进行分析（1）审查设计使用条件设计包括标准选用导致零件失效设计判据条件（估计不足）高应力区缺陷标准（选用不当）截面变化太陡判据（不准）倒角过小表面质量过低（2）材料分析选用不当热处理不合理成分不合格材料夹杂物超标导致失效产生组织不合要求材料各向异性冶金缺陷（3）加工制造缺陷铸造缺陷锻造缺陷焊接缺陷缺陷冷加工缺陷导致失效产生碰伤表面缺陷腐蚀表面缺陷装配不当缺陷（4）使用和维护情况分析超载超温超速问题频繁启动停车导致失效产生润滑问题冷却问题保养问题2.根据产品的失效形式及机械模式进行分析根据产品的失效表现形式进一步分析失效模式分析导致失效的内因和外因找出失效原因（后面详细讲解）3.“四M”分析思路及方法1）man人操作人员的情况分析工作态度责任心大小玩忽职守人主观臆断造成失效违章操作缺乏经验反映迟钝技术低能2）Media 环境产品使用状态下的环境情况分析载荷状态变化载荷大小变化载荷方向变化环境周围温度导致失效周围湿度周围尘埃腐蚀介质3）Machine 设备情况分析分析材料的选择结构设计加工制造水平造成失效安装水平运输保护措施4）Management 管理情况分析作业程序保护措施管理辅助工作造成失效使用工具维护保养3.3 系统工程的分析思路及方法▪ 1. 复杂系统▪除常规影响因素外▪还有人的因素和软件因素，用相关性及物理检测无法解决，必须采用系统工程来解决。
失效分析方法与步骤
失效分析方法与步骤1.背景资料的收集和分析样品的选择2.失效零件的初步检查（肉眼检查及记录）3.无损检测4.机械性能检测5.所有试样的选择、鉴定、保存以及清洗6.宏观检验和分析（断裂表面、二次裂纹以及其他的表面现象）7.微观检验和分析8.金相剖面的选择和准备9.金相剖面的检验和分析10.失效机理的判定11.化学分析（大面积、局部、表面腐蚀产物、沉积物或涂层以及微量样品的分析）12.断裂机理的分析13.模拟试验（特殊试验）14.分析全部事实，提出结论，书写报告（包括建议在内）以上是失效分析的全部过程，当然具体到某个失效零件，不一定都要这些过程，要根据失效零件的复杂程度，具体分析。
失效分析报告的主要部分1.对坏零件的说明2.破坏时的工作条件3.以前的工作历史4.零件的制造和加工工艺5.失效的力学和冶金研究6.质量的冶金评价7.失效机理的总结8.预防类似事故的措施失效分析时要回答的问题断裂的先后次序确定了吗？如果失效涉及开裂或断裂，那么起点确定了吗？裂纹起源于表面还是表面以下？开裂是否于应力集中源有关？出现的裂纹有多长？载荷有多大？加载类型：静态、循环或间断？断裂机理是什么？断裂时的大概工作温度是多少？是温度造成的吗？是磨损造成的?是腐蚀组成的吗？是那种类型的腐蚀？使用了合适的材料吗？材料质量符合标准吗？材料的机械性能符合标准吗？坏零件是否经过适当的热处理？坏零件是否制造正确？零件的安装正确吗？零件在使用过程中经过修理吗？修理是否正确？零件是否经过适当的跑合？能修改零件设计以防止类似的事故吗？目前正在使用的同样零件也可能出现事故吗？如何才能防止呢？注意：要把根据事实得到的结果和根据推测得到的结论区别开来。
失效分析
失效分析第三章 失效分析的基本方法1. 按照失效件制造的全过程及使用条件的分析方法：（1）审查设计（2）材料分析（3）加工制造缺陷分析（4）使用及维护情况分析2. 系统工程的分析思路方法：（1）失效系统工程分析法的类型（2）故障树分析法（3）模糊故障树分析及应用3. 失效分析的程序：调查失效时间的现场；收集背景材料，深入研究分析，综合归纳所有信息并提出初步结论；重现性试验或证明试验，确定失效原因并提出建议措施；最后写出分析报告等内容。
4. 失效分析的步骤：（1）现场调查 ①保护现场 ②查明事故发生的时间、地点及失效过程 ③收集残骸碎片，标出相对位置，保护好断口 ④选取进一步分析的试样，并注明位置及取样方法⑤询问目击者及相关有关人员，了解有关情况 ⑥写出现场调查报告（2）收集背景材料 ①设备的自然情况，包括设备名称，出厂及使用日期，设计参数及功能要求等 ②设备的运行记录，要特别注意载荷及其波动，温度变化，腐蚀介质等③设备的维修历史情况 ④设备的失效历史情况 ⑤设计图样及说明书、装配程序说明书、使用维护说明书等 ⑥材料选择及其依据 ⑦设备主要零部件的生产流程 ⑧设备服役前的经历，包括装配、包装、运输、储存、安装和调试等阶段 ⑨质量检验报告及有关的规范和标准。
（3）技术参量复验 ①材料的化学成分 ②材料的金相组织和硬度及其分布 ③常规力学性能④主要零部件的几何参量及装配间隙（4）深入分析研究（5）综合分析归纳，推理判断提出初步结论（6）重现性试验或证明试验5. 断口的处理：①在干燥大气中断裂的新鲜断口，应立即放到干燥器内或真空室内保存，以防止锈蚀，并应注意防止手指污染断口及损伤断口表面；对于在现场一时不能取样的零件尤其是断口，应采取有效的保护，防止零件或断口的二次污染或锈蚀，尽可能地将断裂件移到安全的地方，必要时可采取油脂封涂的办法保护断口。
②对于断后被油污染的断口，要进行仔细清洗。
③在潮湿大气中锈蚀的断口，可先用稀盐酸水溶液去除锈蚀氧化物，然后用清水冲洗，再用无水酒精冲洗并吹干。
失效分析基本方法
（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
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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
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机械产品的失效分析报告通常应包括的内容
（1）概述 首先介绍失效事件的自然情况：事件发生的时
间、地点，失效造成的经济损失及人员伤亡情况；受何部门或
单位的委拓；分析的目的及要求；参加分析人员情况；起止时
间等。
（2）失效事件的调查结果 简明扼要地介绍失效部件的损坏
情况。当时的环境条件及工况条件；当事人和目击者对失效事
3.1失效分析的方法及程序 相关性分析的思路及方法 系统工程的分析思路及方法 数理统计分析思路及方法
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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。
1. 按照失效件制造的全过程及使用条件的分析方法 2. 根据产品的失效形式及失效模式分析的思路及方法 3. “四M”分析思路及方法
（3）加工制造缺陷分析 铸、锻、焊、热处理缺陷，冷 加工缺陷，酸铣、电镀缺陷，碰伤，工序间锈蚀严重，装配 不当，异物混入及漏检等。
（4）使用及维护情况分析 超载、超温、超速，启动、 停车频繁或过于突然，润滑制度不正确，润滑剂不合格，冷 却介质中混有硬质点，未按时维修保养，意外灾害预防措施 不完善等。
（1）操作人员情况的分析 如工作态度不好、责任心不强、 玩忽职守、主观臆断和违章作业等不安全行为以及缺乏经验、反应 迟钝和技术低劣等局限性。
失效分析的流程
失效分析的流程
失效分析的流程主要包括以下步骤：
1. 故障现象记录：详细记录失效产品的故障表现、使用环境和条件，初步判断失效模式。
2. 样品收集与预处理：获取失效产品或部件样本，进行必要的保护和清洗，确保后续分析不受干扰。
3. 外观检查与非破坏性测试：通过肉眼观察、光学显微镜检查、X射线透视等手段，寻找外部可见的缺陷及内部结构异常。
4. 破坏性分析：采用金相分析、化学成分分析、断口分析等方法，深入探究失效机理。
5. 功能测试与模拟实验：对样品进行电气性能测试、力学性能测试，并根据需要设计加速老化、应力测试等模拟实验，重现失效过程。
6. 数据分析与结论得出：综合所有测试结果，分析失效原因，确定责任方，并提出改进措施或预防对策。
7. 报告编写与反馈：整理失效分析报告，将结论反馈给相关部门，指导产品质量改进和工艺优化。
失效分析方案
失效分析方案一、引言失效分析是指通过对失效部件或系统的实物、历史数据、现场情况等进行研究和分析，找出失效原因和规律，以制定相应的解决方案。
失效分析在工程技术和产品开发中起着重要的作用，能够帮助我们定位问题、改进设计和提高可靠性。
本文将针对失效分析的具体步骤和相关工具进行详细介绍。
二、失效分析步骤失效分析一般包括以下几个步骤：2.1 收集信息在进行失效分析之前，需要收集相关信息，包括失效部件或系统的历史数据、技术规格、工作环境等。
这些信息对于分析失效原因和制定解决方案非常重要。
可以通过调查问卷、现场观察和采集资料等方式获取所需信息。
2.2 确定失效目标失效目标是指要分析的失效部件或系统。
根据收集到的信息，确定需要进行失效分析的具体对象。
例如，如果是对某个机械零部件的失效进行分析，则失效目标可以是这个零部件的某个具体型号或批次。
2.3 进行失效模式分析失效模式分析是寻找失效原因的重要方法。
通过对失效部件或系统的实物进行观察和测试，确定其失效模式。
失效模式可能是由于材料疲劳、设计缺陷、制造问题等引起。
通过分析失效模式，可以初步判断可能的失效原因。
2.4 进行实验和测试为了进一步验证失效模式和找出具体的失效原因，需要进行实验和测试。
可以通过对失效部件进行实验加载、材料结构分析、金相测试等方式，找出可能的失效原因。
同时，还需要记录实验和测试过程中的数据和观察结果，为后续的分析提供依据。
2.5 分析失效原因在收集到足够的信息和实验数据后，可以进行失效原因分析。
根据实际情况，可以采用多种方法进行分析，如质量分析、故障树分析、因果分析等。
通过分析失效原因，找出导致失效的根本原因，并制定相应的解决方案。
2.6 制定解决方案最后，根据对失效原因的分析，制定解决方案。
解决方案应该针对具体的失效原因，从材料、设计、制造等方面进行改进或优化。
制定解决方案时应注意可行性和经济性，并进行风险评估。
同时，还需要考虑后续的执行和跟踪，确保解决方案的有效性。
第1章失效分析基本概念及方法分解
第一章失效分析基本概念及方法失效分析最早有史料记载的是在公元前2025 年由巴比伦国王汉莫拉比撰写的法典中，而真正把失效分析作为仲裁事故的法律手段和提高产品质量的技术手段是应用于1862 年建立了世界上第一个锅炉监察局。
失效分析走上系统化、综合化、理论化的新阶段是从20 世纪中叶，随着微电子技术的异军突起开始的。
1.1失效分析基本概念各类机电产品的机械零部件、微电子元件和仪器仪表等以及各种金属及其他形成的构件（工程上习惯地统称为零件，以下简称零件）都具有一定的功能，承担各种各样的工作任务，如承受载荷、传递能量、完成某种规定的动作等。
当这些零件失去了它应有的功能时，则称该零件发生了失效。
失效分析的信息，客观上能够反映机械失效的起始、发展、变化和完成的全过程，以及导致这一失效运动的内、外原因和条件等等，通过与失效事件有关的各种途径传出，经过失效分析人员运用各种必要、可能的调查、检验等科学技术手段（借助科学仪器）等接收，产生回溯反馈，在人类已有失效规律和知识的基础上，就能较完整地在认识或实践上再现失效的全过程。
失效事件中的信息量，是由每个具体的失效过程所决定的，而接收这种失效信息多少，则取决于失效分析人员的专业水平和失效分析的科学技术水平。
零件失效即失去其原有功能的含义包括三种情况：（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，虽然能够工作，但不能完成规定功能，如由于磨损导致尺寸超差等。
（3）零件虽然能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安全可靠性。
如经过长期高温运行的压力容器及其管道，其内部组织已经发生变化，当达到一定的运行时间，继续使用就存在开裂的可能。
国家标准GB3187-82 中定义：“失效（故障）——产品丧失规定的功能。
对可修复产品，通常也称为故障。
”该定义中涉及到产品、可修复产品、功能、规定的功能和丧失等几个概念。
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失效分析的步骤
每种零件都处于两种状态（完好与失效）中的一种。因 此，设备也处于两种状态中的一种:正常或失效。所谓故障树 分析就是分析各种事件（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（失效事件），再找出失效 原因。
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故障树分析法的特点
它可以查明与事故发生有关的所有原因;作为一 种手段,利用树形图可把分析过程和结果表示出来， 并可以很方便地计算出系统失效的概率。因而它是 对一个复杂的设备系统进行失效分析的重要工具。
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例
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如图是一个冷却 剂的供应系统,该系 统是由恒速泵、热 交换器、控制阀、 蓄水池及管道五个 组元组成的。该系 统的作用是对主要 设备供应足够的冷 却剂。因此，流到 热交换器的冷却剂 最少则为故障树的 上端事件。为分析 其失效原田而绘制 故障树。
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所用符号
故障树是一种逻辑图,是根据一定的逻辑方式把一些特殊符 号连接起来的树形图。通常在故障树中出现的符号大体上可分 为逻辑门符号、故障事件符号和其它符号三类。
故障树的合成
根据系统及其故障的已知数据和资料，绘制故障树。在采 用手工合成故障树时，一边反复提出问题一边对树进行展开。 对各个门事件提出的问题是:该事件是由于单一组元的故障引 起的，还是由另外什么组元的故障引起的?引起该事件的必要 且充分故障是什么？将图展开到基本事件（原因）或没有必要 再发展的事件为止。
健全 ，辅助工作太差，使用的工具、设施不当，没有按规定的作
业程序操作，缺乏严格的维修保养制度等。
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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。
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1．按照失效件制造的全过程及使用条件的分析方法
（1）审查设计 如对使用条件估计不足进行的设计,标准 选用不当，设计判据不足，高应力区有缺口，截面变化太陡 ，缺口或凹倒角半径过小及表面加工质量要求过低等均可能 是致断因素。
（2）材料分析 材料选用不正确，热处理制度不合理， 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。
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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
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2．故障树分析法
基本概念
故障树分析法是美国委记贝尔电话研究所于1961年首先 提出来的。故障树分析的概念来自数学图论中树的概念和计 算机算法符号。在分析中把分析的设备叫做系统,把组成该设 备的零件叫组元。零件的工作状态用一些参数（压力、温度 、流量）来描述。
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（三）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
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失效分析的一般程序
机械零件失效的情况是千变万化的,分析的目的 和要求也不尽相同，因而很难规度一个统一的分析程 序。一般说来，大体上包括:
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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。
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2. 根据产品的失效形式及失效模式分析 的思路及方法
较为常用的分析方法。一个具体的零件失 效后,根据其表现形式（过量变形、表面损伤 和断裂）进一步分析失效模式，然后分析导 致这种失效模式的内部因素和外部因素，最 后找出失效的原因。
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3. “四M”分析思路及方法
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。
（1）操作人员情况的分析 如工作态度不好、责任心不强、
玩忽职守、主观臆断和违章作业等不安全行为以及缺乏经验、反应
（3）加工制造缺陷分析 铸、锻、焊、热处理缺陷，冷 加工缺陷，酸铣、电镀缺陷，碰伤，工序间锈蚀严重，装配 不当，异物混入及漏检等。
（4）使用及维护情况分析 超载、超温、超速，启动、 停车频繁或过于突然，润滑制度不正确，润滑剂不合格，冷 却介质中混有硬质点，未按时维修保养，意外灾害预防措施 不完善等。
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失效分析基本方法
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3.1失效分析的方法及程序
相关性分析的思路及方法 系统工程的分析思路及方法 数理统计分析思路及方法
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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。
1. 按照失效件制造的全过程及使用条件的分析方法 2. 根据产品的失效形式及失效模式分析的思路及方法 3. “四M”分析思路及方法
迟钝和技术低劣等局限性。
（2）环境情况的分析 主要指的是产品在使用状态下所处的
环境条件，如载荷状态、大小、方向的变化。温度，湿度，尘埃，
是否存在腐蚀介质等。
（3）设备情况的分析 主要指的是材料的选择，结构设计，
加工制信水平及安装、运输保护措施等。
（4）管理情况的分析 如缺乏适当的作业程序，保护措施不