工程失效案例分析报告

河南工业大学机电工程学院工程失效案例分析报告一、疲劳计算Solution:WecangetthreeconclusionsfromthepictureshowninFigureE14.4.theflawshapeisburiedcircularplatecrackinitialflawsizeis0.1milimeter.criticaldimensionoffatiguecrackisabout1milimeter.Soa0=0.1mmac=1mma/2c=0.5a/h=0.75LookupthecurvesofMeshowninappendixDMe=1.1AsQ=Φ2-0.212(σ/σs)2CalculateQ=2.41EstimatetheremaininglifeofthepartAsda/dN=10-11(Δk)4=10-11[Me*σ*(3.14*a/Q)1/2]4Thederivationofexpression(1)isNcisda/10-11[Me*σ*(3.14*a/Q)1/2]4Known:Themaximumstressisσ,σ=300Mpa.SubstituteMc,a0,ac,andQintoexpression(2)IntegrateNc.Nc=49weeks.Astheinitiationstageoftheflawis50percentofthelifeofpart,thetotallifetimeofthepartis49*2=98.Theaboveresultsaresomelarger,becauseweunconderingstressfrequencyandotherfactors,anditwillbeunderstoodinFigure1.1Obviously,σeislargerthan300Mpa,becauseNccannotbeboundlesslylarge.σsσeFromthecalculationabove,itcanbefoundintheprocessthattheinfluencefactorsofthefatigueare:A,stressconcentrationB,stresscycletimesC,stressratioD,stressamplitudeE,thesteelyieldstrength二、断裂分析根据上图40Cr断口金相照片，试分析：断裂的影响因素主要有哪些？影响钢结构断裂的因素有以下几个方面：(1)、裂纹断裂力学认为，对脆性断裂必须从结构内部存在的微小裂纹的情况出发进行分析。用断裂力学理论可以计算裂纹住荷载和侵蚀性介质下的扩展情况；当裂纹扩展剑临界尺失效的报道等。其中最基本的项目有:零件名称、制造厂家、使用单位、材料牌号、力学性能、到失效时的服役寿命、设计图样、说明书，冷加.毛工艺过程和检验规范、热处理工艺和对金相组织的要求、表面处理工艺(渗碳、渗氮、硬化处理、电镀、涂层等)、生产厂的质量检查报告、使用单位运转日记、维修记录、操作者的技术水平和工作责任心……。总之，在现场调查阶段，工作要尽可能仔细、全面，可采取照相、录像、录音、笔录、绘图等各种手段，将调查的原始材料记录下来，为下一阶段的分析研究提供可靠的根据，同时也可避免不必要的返工[6]。（2）分析研究在现场调查的基础上，就可以对零件作进一步的失效分析和研究，具体的工作如下：①确定零件失效分析的正确思路和方法。在一般的机械零件失效分析中，采用“撒大网”逐个因素排除法是切实可行的。②失效零件断口的宏观观察主要依靠肉眼或放大镜仔细观察断口的形貌，用文字、绘图或照相记录断口的特征，如色泽、粗糙程度、纹路、边缘情况、裂纹走向、裂纹位跪等。判断失效的性质和可能引起失效的原因。③失效零件断口的微观检验可利用光学显微镜或电子显微镜进行断口形貌观察、微区成分分析、X光结构分析等，以便取得零件失效直接原因的证据。④失效零件材料化学成分分析分析材料的化学成分，可以判定零件材料是否符合标准规范要求。这是一种很重要的常规检验。成分分析的试样要尽可能取自零件的失效处。⑤失效零件的全相检验检验失效零件的金相组织，可以判别失效零件锻、铸和热处理的质量。如果金相组织不符合要求，材料中夹杂物过多，表面有脱碳现象或晶界氧化等，都可能是零件失效的直接原因。⑥失效零件材料的力学性能测试对于较重要的机械零件，设计图样上对材料的.力学性能(σb、σs、ψ、αk等)都有明确的规定。在失效分析时，如有需要，可以从失效零件上截取试样，进行力学性能测试。在实际毛作中，零件的硬度往往可以在一定程度上反映材料的力学性能。因此，测定零件失效部位的硬度就非常重要。⑦其他的检验除了上述各种检验和分析外，还可以针对特定的零件失效进行其他项目的检验，例如探伤检查、残余应力测定、蠕变检验、氢脆、冷脆检查等。⑧使用和维护不当，检查由于使用不当可能使零件超载、超速、超温;由于维护不当可能使零件缺乏润滑，磨损过度，漏电电蚀，环境污染等。这些都可能是零件失效的原因。（3）机械零件失效分析报告经过详细、全面的分析和周密、严谨的推理后，就能够最后确定机械零件失效的直接原因和间接原因，并提出相应的改进措施。在这基础上就可以撰写机械零件失效分析报告。失效分析报告是零件失效分析.工作的总结和归宿，因此应该写得条理清楚，简明扼要，逻辑性强，结论明确。一般应包括以下内容：①机械零件失效情况概述。②现场调查和背景资料。③失效零件断口的宏观观察和微观检查。①失效零件材料的化学成分测定和金相组织检查。⑤零件失效原因的分析和判断。⑥对比试验验证。⑦结论和改进措施。⑧参考文献。⑨附件。失效分析报告应简明扼要，重点突出，原则上与报告结论无关的内容、数据尽可能省去，必要时(例如化学成分分析报告，强度计算书等)可以作为附件放在报告之末，以节省正文的篇幅。4结论机械零件失效分析是一项极其复杂的研究过程，涉及信息采集、实验分析、模拟、数据整理、判断等过程。只有掌握大量准确的信息资料与数据，根据相应的标准和成熟理论进行正确的分析和判断。当失效特征明显时分析过程较为简单。当一些重要的信息遗失或被破坏的情况下，研究人员要根据正确的研究方法与手段进行大量试验与模拟，补充必要的数据，才能做出正确的结论。因此规范正确的机械零件失效采集和分析方法，可以起到事半功倍的效果。参考文献：[1]贾淼，刘群.钢结构脆性断裂破坏的影响因素及防止措施[W].2010年4月刊,中南大学土木建筑学院湖南长沙410075[2]孙维连.35CrMo钢拉杆显微组织与性能[W].河北农业大学机电工程学院,河北保定071001[3]朱张校，姚可夫.工程材料[M].4版，清华大学