什么是失效分析?

[拼音]：shixiao fenxi

[外文]：failure analysis

可靠性工程中研究产品失效现象的特征和规律、分析失效产生的原因并提出相应对策的一种系统分析方法。产品丧失规定的功能称为失效，可修复的失效称为故障。失效分析可以为可靠性设计、可靠性试验和可靠性评价提供使用现场的信息以及分析数据。

19世纪以来随着近代科学技术的发展开始对产品失效作系统的科学的分析研究。人类在生产与科学实践活动中经常遇到严重的产品事故，如火车运行中车轴断裂、桥梁的脆性破裂、飞机的失事、导d和运载火箭的失控爆炸等。为了查明产生事故的原因，寻求防止产品失效的方法，曾作了大量试验和研究工作，在此过程中发展了失效分析技术。随着产品日趋复杂，失效分析工作也日益受到重视。现代大型产品往往是由上万个、甚至上百万个零部件组成的复杂系统，这类产品的失效或故障会造成巨大的灾害和经济损失。1986年1月28日美国航天飞机“挑战者”号第10次飞行中因固体助推器密封环失效而引起空中爆炸，造成直接经济损失近20亿美元，7名航天员死亡，航天飞机的飞行也被迫中断近2年。现在失效分析的研究已不限于已发生的事故，而更重视产品失效的潜在因素，探索防止失效的措施，以杜绝事故。

在失效分析中，通常将失效分类。从技术角度可按失效机制、失效零件类型、引起失效的工艺环节等分类。从质量管理和可靠性工程角度可按产品使用过程分类。图1所示的失效率曲线通常称浴盆曲线，它描述了失效率与使用时间的关系。早期失效率高的原因是产品中存在不合格的部件；晚期失效率高的原因是产品部件经长期使用后进入失效期。机械产品中的磨合、电子元器件的老化筛选等就是根据这种失效规律而制定的保证可靠性的措施。失效按其工程含义分为暂失效和永久失效、突然失效和渐变失效，按经济观点分为正常损耗失效、本质缺陷失效、误用失效和超负荷失效。产品的种类和状态繁多，失效的形式也千差万别。因此对失效分析难以规定统一的模式。失效分析可分为整机失效分析和零部件残骸失效分析，也可按产品发展阶段、失效场合、分析目的进行失效分析。失效分析的工作程序通常分为明确要求，调查研究，分析失效机制和提出对策等阶段。失效分析的核心是失效机制的分析和揭示。失效机制是导致零件、元器件和材料失效的物理或化学过程。此过程的诱发因素有内部的和外部的。在研究失效机制时，通常先从外部诱发因素和失效表现形式入手，进而再研究较隐蔽的内在因素。在研究批量性失效规律时，常用数理统计方法，构成表示失效机制、失效方式或失效部位与失效频度、失效百分比或失效经济损失之间关系的排列图或帕雷托图，以找出必须首先解决的主要失效机制、方位和部位。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。越是低层次的失效现象，就越是本质的失效原因。

是60年代以来迅速发展的系统可靠性分析方法,这种方法用树状图对系统进行演绎分析,从所定义的“不希望事件”开始,在给定的边界条件下,按系统失效的规律，分析到系统的硬件故障、人为差错、环境影响等。通过故障树可以把系统故障的有关因素联系起来进行分析,便于找出系统的薄弱环节和故障谱,还可定量地求出系统的失效概率及其他可靠性参量，为评估与改善系统可靠性提供定量数据。图2为一航天器的多层次故障树。故障树分析法广泛应用于系统可靠性评估、系统安全分析与事故分析、系统设计改进、风险评价、系统故障诊断等方面。

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