一、失(shi)效分析的定義(yi) 

  對裝備(bei)及(ji)其構件(jian)在(zai)使用過程(cheng)中(zhong)發生(sheng)各種形(xing)式(shi)失(shi)效(xiao)(xiao)現象的(de)(de)特征及(ji)規律(lv)進行分(fen)(fen)(fen)析研究，從中(zhong)找(zhao)出產生(sheng)失(shi)效(xiao)(xiao)的(de)(de)主(zhu)要原因(yin)及(ji)防止(zhi)失(shi)效(xiao)(xiao)的(de)(de)措施，稱(cheng)為失(shi)效(xiao)(xiao)分(fen)(fen)(fen)析。 失(shi)效(xiao)(xiao)分(fen)(fen)(fen)類 材料在(zai)各種工程(cheng)應用中(zhong)的(de)(de)失(shi)效(xiao)(xiao)模式(shi)主(zhu)要由(you)斷(duan)裂、腐蝕、磨(mo)損和變形(xing)等，其中(zhong)斷(duan)裂失(shi)效(xiao)(xiao)的(de)(de)危害性最大。

 1. 彈性變形失效 

  當應(ying)力(li)或溫度引(yin)起材料可恢復的彈性變(bian)形大到足以影響裝備正常發揮預定的功能時(shi)，就出現彈性變(bian)形失效。 

 2. 塑性變形失(shi)效(xiao) 

  當受(shou)載(zai)荷的材料(liao)產(chan)生不可恢復的塑性變(bian)形(xing)大到足(zu)以影(ying)響裝備正常(chang)發揮預定(ding)的功能(neng)時(shi)，就出現塑性變(bian)形(xing)失效。

 3. 韌性(xing)斷裂失效 

  材料(liao)在斷(duan)裂之(zhi)前(qian)產生(sheng)顯著的宏(hong)觀塑性變形的斷(duan)裂稱為韌(ren)性斷(duan)裂失效。 

 4. 脆性斷裂失效 

  材料在斷裂(lie)之前沒(mei)有(you)發生或(huo)很少發生宏觀(guan)可見的塑性變(bian)形(xing)的斷裂(lie)稱為脆(cui)性斷裂(lie)失效。 

 5. 疲勞斷裂失效(xiao) 

  材料在交變載荷(he)作用下，經過(guo)一定的周期后所(suo)發生的斷裂稱為疲勞斷裂失效。 

 6. 腐蝕失效(xiao) 

  腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是材(cai)(cai)料表面與服(fu)役(yi)環境發(fa)生物理或化學(xue)的(de)反應(ying)，使材(cai)(cai)料發(fa)生損壞(huai)或變質的(de)現象(xiang)，材(cai)(cai)料發(fa)生的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)使其不能發(fa)揮正常(chang)的(de)功能則稱為腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失(shi)效(xiao)。腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)有(you)多種(zhong)形式，有(you)均勻遍(bian)及材(cai)(cai)料表面的(de)均勻腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和只(zhi)在局(ju)(ju)部(bu)地方出現的(de)局(ju)(ju)部(bu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，局(ju)(ju)部(bu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)又分為點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂、腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)疲勞等(deng)。 

 7. 磨損失效 

  當材料(liao)表現(xian)相互接(jie)觸或(huo)材料(liao)表面(mian)與流體接(jie)觸并作相對運動時，由(you)于(yu)物理和化學的作用，材料(liao)表面(mian)的形狀、尺寸或(huo)質量發(fa)生變化的過程，稱為磨(mo)(mo)損(sun)。由(you)磨(mo)(mo)損(sun)而(er)導致構件功(gong)能喪失，稱為磨(mo)(mo)損(sun)失效(xiao)。磨(mo)(mo)損(sun)有(you)多(duo)種形式，其中(zhong)常見粘著磨(mo)(mo)損(sun)、磨(mo)(mo)料(liao)磨(mo)(mo)損(sun)、沖(chong)擊磨(mo)(mo)損(sun)、微(wei)動磨(mo)(mo)損(sun)、腐蝕磨(mo)(mo)損(sun)、疲勞磨(mo)(mo)損(sun)等。 

二、失效原因分析 

 1. 設計不合理 

  其中結構(gou)或形(xing)狀不合(he)(he)理，材料(liao)存在(zai)缺口(kou)、小圓(yuan)弧(hu)轉角(jiao)、不同形(xing)狀過渡(du)區等高(gao)應(ying)力(li)區，未(wei)(wei)能(neng)恰(qia)當(dang)設(she)(she)計(ji)(ji)引(yin)起的(de)(de)失效(xiao)(xiao)比較常見。總之(zhi)，設(she)(she)計(ji)(ji)中的(de)(de)過載(zai)(zai)荷、應(ying)力(li)集中、結構(gou)選(xuan)擇不當(dang)、安全(quan)系數(shu)過小(追(zhui)求輕巧(qiao)和高(gao)速(su)度)及(ji)配(pei)合(he)(he)不合(he)(he)適等都會(hui)導致構(gou)件及(ji)裝備失效(xiao)(xiao)。構(gou)件及(ji)裝備的(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)要(yao)有足夠的(de)(de)強度、剛度、穩(wen)定性(xing)，結構(gou)設(she)(she)計(ji)(ji)要(yao)合(he)(he)理。 分(fen)析設(she)(she)計(ji)(ji)原因引(yin)起的(de)(de)失效(xiao)(xiao)尤其要(yao)注意：對復雜(za)構(gou)件未(wei)(wei)作(zuo)可(ke)靠的(de)(de)應(ying)力(li)計(ji)(ji)算；或對構(gou)件在(zai)服役(yi)中所承受的(de)(de)非正常工(gong)作(zuo)載(zai)(zai)荷的(de)(de)類型及(ji)大小未(wei)(wei)作(zuo)考慮；甚至于(yu)對工(gong)作(zuo)載(zai)(zai)荷確定和應(ying)力(li)分(fen)析準確的(de)(de)構(gou)件來(lai)說，如果只考慮拉伸強度和屈服強度數(shu)據的(de)(de)靜(jing)載(zai)(zai)荷能(neng)力(li)，而(er)忽視了脆(cui)性(xing)斷(duan)裂(lie)、低(di)循環疲勞(lao)、應(ying)力(li)腐蝕(shi)及(ji)腐蝕(shi)疲勞(lao)等機理可(ke)能(neng)引(yin)起的(de)(de)失效(xiao)(xiao)，都會(hui)在(zai)設(she)(she)計(ji)(ji)上造成嚴(yan)重的(de)(de)錯誤。 

 2. 選材(cai)不當及材(cai)料(liao)缺陷 

  金屬(shu)裝備及(ji)構(gou)件的(de)材(cai)料選擇(ze)要遵(zun)循使(shi)用性(xing)(xing)(xing)原則(ze)、加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)原則(ze)及(ji)經(jing)濟性(xing)(xing)(xing)原則(ze)，首先要考(kao)(kao)慮遵(zun)循使(shi)用性(xing)(xing)(xing)原則(ze)。使(shi)在(zai)(zai)特定環境中的(de)構(gou)件，對可預見的(de)失(shi)效(xiao)形式要為其選擇(ze)足(zu)夠的(de)抵抗失(shi)效(xiao)的(de)能(neng)(neng)力(li)。如對韌性(xing)(xing)(xing)材(cai)料可能(neng)(neng)產(chan)生的(de)屈服(fu)(fu)變(bian)形或斷裂(lie)(lie)，應(ying)(ying)該(gai)選擇(ze)足(zu)夠的(de)拉伸強度(du)和屈服(fu)(fu)強度(du)；但對可能(neng)(neng)產(chan)生的(de)脆性(xing)(xing)(xing)斷裂(lie)(lie)、疲勞及(ji)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)(lie)的(de)環境條件，高強度(du)的(de)材(cai)料往往適得其反(fan)。在(zai)(zai)符合使(shi)用性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)原則(ze)下(xia)(xia)選取的(de)結構(gou)材(cai)料，對構(gou)件的(de)成形要有好(hao)的(de)加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。在(zai)(zai)保(bao)證構(gou)件使(shi)用性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)、加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)要求(qiu)的(de)前題下(xia)(xia)，經(jing)濟性(xing)(xing)(xing)也是必須考(kao)(kao)慮。

 3. 制(zhi)造工藝不合理 

  金屬(shu)裝(zhuang)備(bei)及(ji)其(qi)(qi)構(gou)件(jian)往往要經(jing)過(guo)機加(jia)工(gong)(gong)（車、銑、刨、磨、鉆等(deng)(deng)）、熱(re)冷變(bian)形（沖、壓、卷(juan)、彎等(deng)(deng)）、焊(han)接(jie)、裝(zhuang)配等(deng)(deng)制造工(gong)(gong)藝(yi)(yi)過(guo)程。若工(gong)(gong)藝(yi)(yi)規范制訂(ding)不(bu)合理(li)(li)，則金屬(shu)設(she)備(bei)或(huo)構(gou)件(jian)在這些加(jia)工(gong)(gong)成形過(guo)程中(zhong)，往往會留下各(ge)(ge)種(zhong)各(ge)(ge)樣的(de)(de)(de)(de)(de)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)。如(ru)機加(jia)工(gong)(gong)常(chang)出現的(de)(de)(de)(de)(de)圓角過(guo)小、倒角尖(jian)銳、裂紋、劃(hua)痕；冷熱(re)成形的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面凹凸(tu)不(bu)平、不(bu)直度、不(bu)圓度和(he)裂紋；在焊(han)接(jie)時可(ke)能(neng)產生的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)縫表(biao)面缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(咬邊(bian)、焊(han)縫凹陷(xian)(xian)(xian)、焊(han)縫過(guo)高)、焊(han)接(jie)裂紋、焊(han)縫內(nei)部缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(未焊(han)透(tou)、氣孔、夾渣)，焊(han)接(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)影(ying)響區(qu)更因在焊(han)接(jie)過(guo)程經(jing)受(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度不(bu)同(tong)(tong)，使(shi)其(qi)(qi)發生組織(zhi)轉(zhuan)變(bian)不(bu)同(tong)(tong)，有可(ke)能(neng)產生組織(zhi)脆化和(he)裂紋等(deng)(deng)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)；組裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)錯位(wei)、不(bu)同(tong)(tong)心(xin)度、不(bu)對(dui)中(zhong)及(ji)強行(xing)組裝(zhuang)留下較大的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)應力等(deng)(deng)。所有這些缺(que)陷(xian)(xian)(xian)如(ru)超(chao)(chao)過(guo)限度則會導(dao)致構(gou)件(jian)以及(ji)裝(zhuang)備(bei)早(zao)期失(shi)效。 使(shi)用操(cao)作不(bu)當(dang)和(he)維修(xiu)不(bu)當(dang) 使(shi)用操(cao)作不(bu)當(dang)時金屬(shu)裝(zhuang)備(bei)失(shi)效的(de)(de)(de)(de)(de)重要原(yuan)因之一，如(ru)違章操(cao)作，超(chao)(chao)載(zai)、超(chao)(chao)溫、超(chao)(chao)速(su)；缺(que)乏經(jing)驗、判斷錯誤；無知和(he)訓(xun)練不(bu)夠；主觀臆(yi)測、責任心(xin)不(bu)強、粗心(xin)大意等(deng)(deng)都是不(bu)安全的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)為(wei)。某時期統計260 次壓力容器和(he)鍋(guo)爐事故中(zhong)，操(cao)作事故194 次，占74.5% 。裝(zhuang)備(bei)是要進(jin)行(xing)定期維修(xiu)和(he)保養的(de)(de)(de)(de)(de)，如(ru)對(dui)裝(zhuang)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)檢查(cha)、檢修(xiu)和(he)更換(huan)不(bu)及(ji)時或(huo)沒有采取適(shi)當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)修(xiu)理(li)(li)、防(fang)護措施，也(ye)會引(yin)起裝(zhuang)備(bei)早(zao)期失(shi)效。