失效分析：任务、方法及未来展望

摘要：概述了失效与失效分析的概念，以及失效分析的意义、作用和任务；以防止失效为出发点，论述了失效分析的工作思路、程序和辩证方法；展望了失效分析的未来。

关键词：失效分析失效分析反馈失效预测预防

美国《金属手册》认为，机械产品的零件或部件处于下列三种状态之一时，就可定义为失效：①当它完全不能工作时；②仍然可以工作，但已不能令人满意地实现预期的功能时；③受到严重损伤不能可靠而安全地继续使用，必须立即从产品或装备拆下来进行修理或更换时。

机械产品及零部件常见的失效类型包括变形失效、损伤失效和断裂失效三大类。

机械产品及零部件的失效是一个由损伤（裂纹）萌生、扩展（积累）直至破坏的发展过程。不同失效类型其发展过程不同，过程的各个阶段发展速度也不相同。例如疲劳断裂过程一般较长，发展速度较慢，而解理断裂失效过程则很短，速度很快等。

机械产品及零部件在整个使用寿命期内失效发生的规律可用“寿命特性曲线”来说明，即用失效率（λ）——单位时间内发生失效的比率来描述失效的发展过程。那么在不进行预防性维修的情况下，失效率（λ）与其工作（使用）时间（t）之间具有图1所示的典型失效曲线，俗称“浴盆曲线”。按照“浴盆曲线”的形状，即按照机械产品使用的过程，可将失效分为三类。(www.xing528.com)

图1 失效浴盆曲线

（1）早期失效：是在使用初期，由于设计和制造上的缺陷而诱发的失效。因为使用初期，容易暴露上述缺陷而导致失效，因此失效率往往较高，但随着使用时间的延长，其失效率则很快下降。假若在产品出厂前即进行旨在剔除这类缺陷的过程，则在产品正式使用时，便可使失效率大体保持恒定值。

（2）随机失效：在理想的情况下，产品或装备发生损伤或老化之前，应是无“失效”的。但是由于环境的偶然变化、操作时的人为差错或者由于管理不善，仍可能产生随机失效或称偶然失效。偶然失效率是随机分布的，很低而且基本上是恒定的。这一时期是产品最佳工作时间。偶然失效率（λ）的倒数即为失效的平均时间。

（3）耗损失效：又称损伤累积失效。经过随机失效期后，产品中的零部件已到了寿命后期，于是失效开始急剧增加，这种失效称为耗损失效或损伤累积失效。如果在进入耗损失效期之前进行必要的预防维修，它的失效率仍可保持在随机失效率附近，从而延长产品的随机失效期。