失效分析方法

产品发生失效后，一旦达到不可接受的程度，就要开展失效分析。什么是不可接受的程度？两个标准，一是产品失效的后果很严重，比如产品失效直接造成人身安全、重大财产损、严重环境污染等重大事故，不用说必须要进行失效分析，查明原因，明确责任，针对原因进行改进；二是产品失效的数量比较多，影响了企业利润，对那些多发的失效就要开展失效分析，查明原因，进行改进。所以失效分析其实是一个从失效模式到失效原因再到失效机理的诊断过程。

失效分析方法的熟练运用高度依赖特定领域知识，如电子产品依赖电子学知识、机械产品依赖机械学知识。如果与医学进行类比的话，失效分析方法的细分可以类似于医院按照疾病种类划分科室的情况，比如内科（疾病）、外科（疾病）、肿瘤科等等。失效分析的机构相当于医院，失效分析的专家相当于医生。想要治好病（失效），必须先根据病症（失效模式）查明病因（失效原因），再弄清病理（失效机理），才能对症下药（设计、工艺、使用、维修等方面的改进）。

失效分析或失效诊断既依赖各专业学科领域的知识积累，更依赖失效分析机构、失效分析专家的经验积累。如果在一家各方面条件都非常优秀的失效分析机构里，长期从事某一领域的失效分析工作，熬成专家，那就是这个领域失效分析的牛人了，牛人再进阶，就是神人了。这种情景与“在*好的医院、*好的科室成为*好的医生”是相通的。

虽然失效分析主要靠领域知识、领域机构和领域专家，但其也具有共性的方法论基础。

钟群鹏院士在《机电装备失效分析预测预防进展——失效学体系的形成和发展》一文中，以机电装备失效为例，说明了失效分析从失效模式诊断到失效原因诊断再到失效机理诊断主的逐层深入的链条关系，试图给出失效分析的共性方法论。嗯，钟群鹏院士就是机械装备失效分析的神人。

1.失效模式诊断

失效模式是指失效的表现形式，一般可理解为失效的类型。失效模式诊断是失效分析中首当其冲的重要问题，它对整个失效分析和预防决策来说，具有“定向”的作用。失效模式常可分为一级失效模式、二级失效模式、三级失效模式等。

以机械装备的断裂失效和非断裂失效为例，逐层展开，介绍了不同种类失效的三级失效模式。表1仅仅是示意，实际情形要复杂的多。

失效模式的诊断一般要求诊断到二级失效模式，甚至要求诊断到三级失效模式。一般情况下，二、三级的失效模式的诊断比一级失效模式的诊断要难得多，但它们对失效原因的诊断以及失效机理的诊断是不可缺少的。

特别需要指出的是，不同的失效模式，进行失效诊断的依据并不相同，如开展断裂失效模式诊断的依据有：

（1）失效残骸 根据残骸的轨迹、断口的宏观性质、断口的变形顺序等**寻找破坏件（肇事件），然后对**破坏件的断口性质、裂纹走向、变形情况、痕迹来源、力学性能、显微组织、工艺过程、热处理状态等进行单项和综合的分析，对失效模式进行判断。

（2）应力分析 包括应力的来源、性质和大小的估算，特别是对**破坏件的结构和受力的分析和估算、工况和环境分析，并与断口的定性和定量分析相对照，以及与仍在服役件的调查相结合进行综合分析，对失效模式进行判断。

（3）失效模拟 对主要的失效模式和主要的控制或影响参量在实验室或现场进行模拟试验，并对模拟失效的断口与实际（肇事件）断口进行对比分析，对其失效模式进行判断。