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XuetangX

机械零件失效分析

Chang’an University via XuetangX

Overview

零件是组成机械设备的最基本单元。机械零件在服役过程中会由于种种原因失去其设定的功能,称为失效。对于工程技术人员来说,探明零件的失效原因、分析失效机理、提出改进措施以避免同类事件的重复发生,是一个必须面对的课题,对提高机械设备的运行效率和生产质量具有重要意义。

课程主要任务是介绍机械零件失效的基本概念与理论、失效的来源、失效分析思路、变形过量、振动分析、断口分析、疲劳破坏分析、表面损伤分析等内容,使学生学习机械零件工作可靠性的基础理论、选材依据、零件质量管理、失效分析技术与方法,以及相关政策与法规,并能够针对失效原因提出改进措施,为从事机械设计制造、材料成型及控制的相关技术工作打好基础。

通过本课程的学习,可以使学生了解并掌握失效分析的基本理论与技术,学会判断和处理零件失效现象的方法和途径,弘扬严谨的科学精神;能够树立起正确的责任观,学会利用科学的结论来保护使用者与生产者的合法利益;能够树立科学进步的观念和实践的观念,具有终身学习的能力,以及综合分析和解决实际问题的基本能力。

  本课程共分7章:

0 绪论

要求:了解本课程的内容、意义和学习方法。

第1章 失效分析基本概念

要求:理解机械零件失效的概念和失效分析的基本特点。

1.1机械零件失效的概念与分类

1.2失效分析的内容和特点

第2章 机械零件失效分析基础知识

要求:①理解零件失效的来源,以及应力集中和残余应力对零件失效的影响;②掌握零件设计的强度准则;③熟练掌握材料断裂的K判据。

2.1零件失效的来源

2.2应力集中对零件失效的影响

2.3降低应力集中的措施

2.4残余应力对零件失效的影响

2.5降低或消除不良残余应力的措施

2.6零件设计的强度准则

2.7材料的韧性

2.8工程中常用的几种探伤技术

第3章 机械零件失效分析的思路和步骤

要求:①理解常用的几种失效分析思路;②掌握失效分析的一般步骤。

3.1以失效抗力指标为线索的分析思路

3.2系统工程的分析思路

3.3失效分析的一般程序和步骤

第4章 静载荷作用下零件失效分析

要求:①理解零件弹性变形失效和塑性变形失效的判断与预防措施;②掌握断裂的分类标准;③熟练掌握不同断裂类型的判断依据以及引起断裂的原因。

4.1变形过量的判断与改进措施

4.2零件的振动

4.3残骸分析法

4.4主裂纹的判断

4.5裂纹源区的判断

4.6断口微观分析方法

4.7扫描电子显微镜在断口观察中的应用

4.8断裂的分类

4.9零件过载断裂的判断

4.10引起零件脆性断裂的原因分析

4.11应力腐蚀和蠕变的判断

第5章 疲劳断裂失效分析

要求:①理解疲劳破坏的特点;②掌握疲劳断裂的宏观和微观断口特征;③熟练掌握判断疲劳断裂的方法;④初步掌握疲劳寿命的估算方法。

5.1疲劳断裂特点

5.2疲劳断口特征

5.3疲劳寿命估算

5.4疲劳断裂类型判断

5.5预防疲劳破坏的措施

第6章 磨损失效分析

要求:①理解机械零件磨损失效的类型;②掌握磨损失效模式的判断方法以及提高零件耐磨性的途径。

6.1磨损的分类

6.2磨损失效模式的判断

第7章 腐蚀失效分析

要求:①理解金属零件腐蚀的一般规律;②掌握提高零件耐蚀性的方法与途径。

7.1金属腐蚀的分类

7.2腐蚀失效的基本类型判断

 

  课程目标为:

①能够运用数学、物理以及物化原理知识表达机械零件的服役情况,建立零件载荷和力学行为的数学模型,并正确求解;

②能够运用失效分析的思维方法,判断实际服役条件对零件寿命的影响,并提出解决方案;

③能够针对不同的失效模式,结合性能检测,确定零件失效缺陷、失效机理与失效起因之间的相互关系;

④能够设计并实施失效宏观现象与微观机理有机结合的相关实验,分析实验结果,得出有效结论;

⑤能够选用恰当的测试方法和现代技术工具,模拟预测机械零件的工作寿命,掌握模拟计算的基本思想和依据,理解模拟和预测在工程中的局限性。

Syllabus

  • 0 绪论
    • 1章 失效分析基本概念
      • 1.1 机械零件失效的概念与分类
      • 1.2 失效分析的内容和特点
    • 2章 机械零件失效分析基础知识
      • 2.1 零件失效的来源
      • 2.2 应力集中对零件失效的影响
      • 2.3 降低应力集中的措施
      • 2.4 残余应力对零件失效的影响
      • 2.5 降低或消除不良残余应力的措施
      • 2.6 零件设计的强度准则
      • 2.7 材料的韧性
      • 2.8 工程中常用的几种探伤技术
    • 3章 机械零件失效分析的思路和步骤
      • 3.1 以失效抗力指标为线索的分析思路
      • 3.2 系统工程的分析思路
      • 3.3 失效分析的一般程序和步骤
    • 4章 静载荷作用下零件失效分析
      • 4.1 变形过量的判断与改进措施
      • 4.2 零件的振动
      • 4.3 残骸分析法
      • 4.4 主裂纹的判断
      • 4.5 裂纹源区的判断
      • 4.6 断口微观分析方法
      • 4.7 扫描电子显微镜在断口观察中的应用
      • 4.8 断裂的分类
      • 4.9 零件过载断裂的判断
      • 4.10 引起零件脆性断裂的原因分析
      • 4.11 应力腐蚀和蠕变的判断
    • 5章 疲劳断裂失效分析
      • 5.1 疲劳断裂特点
      • 5.2 疲劳断口特征
      • 5.3 疲劳寿命估算
      • 5.4 疲劳断裂类型判断
      • 5.5 预防疲劳破坏的措施
    • 6章 磨损失效分析
      • 6.1 磨损的分类
      • 6.2 磨损失效模式的判断
    • 7章 腐蚀失效分析
      • 7.1 金属腐蚀的分类
      • 7.2 腐蚀失效的基本类型判断
    • 期末考试

      Taught by

      Zhang Rongjun

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