hi,小慕
材料失效分析
第8次开课
开课时间: 2025年04月28日 ~ 2025年07月05日
学时安排: 3-5小时每周
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课程详情
课程评价(6)
spContent=对广大同学而言,失效和失效分析也许是一个陌生的概念。然而在我们的周围,大到各种机械零件,工程设备,运输机械,锅炉、压力容器等,小到生活、学习、娱乐场所的各类设施,我们手头的各种电子器件等等,不管你意识到没有,失效却总是在发生着,并遍及各行各业。因此,我们需要进行失效分析。 本课程是一门专业技术综合课程,涉及材料科学、力学、摩擦学、腐蚀学和机械制造工艺学等各方面的知识,主要通过对各种损坏构件的故障进行分析,论述如何提高金属构件的质量和设备的安全可靠,应用失效分析技术,可以指导各类产品的设计、选材、加工、寿命评估、质量检测及管理等工作。
对广大同学而言,失效和失效分析也许是一个陌生的概念。然而在我们的周围,大到各种机械零件,工程设备,运输机械,锅炉、压力容器等,小到生活、学习、娱乐场所的各类设施,我们手头的各种电子器件等等,不管你意识到没有,失效却总是在发生着,并遍及各行各业。因此,我们需要进行失效分析。 本课程是一门专业技术综合课程,涉及材料科学、力学、摩擦学、腐蚀学和机械制造工艺学等各方面的知识,主要通过对各种损坏构件的故障进行分析,论述如何提高金属构件的质量和设备的安全可靠,应用失效分析技术,可以指导各类产品的设计、选材、加工、寿命评估、质量检测及管理等工作。
—— 课程团队
课程概述

      《材料失效分析》是研究金属零件在使用过程中发生断裂、磨损、腐蚀失效的形貌特征、影响因素、预防措施及具体的分析方法的一门学科。通过本课程的学习,学生能够掌握失效分析的任务和意义、机械零件失效的形式与来源、失效分析的思路方法、断口分析任务及方法、静载荷作用下的断裂失效特征、疲劳断裂基本形式和断口特征、磨损失效分析及预防措施、腐蚀失效分析及预防措施、金属零件铸造/锻造/焊接/热处理/切削/磨削加工缺陷与失效分析,能够利用科学的失效分析方法和程序对金属构件的断裂、磨损和腐蚀进行失效分析,从而为金属构件的合理设计、选材、制备和使用提供指导,为以后从事专业工作和进行科学研究打下基础。


       课程开设的目的是使学生掌握各种失效特征及原因、影响产品质量的各种因素、解决构件早期失效的措施,了解失效分析经常使用的设备、方法、标准,能够通过课程学习具有一定的构件故障分析及排除能力。

授课目标

1:使学生了解金属构件设计、选材、制备、组织结构、性能特点,掌握材料质量检测、评定的相关知识及检测流程,能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识针对复杂工程失效问题提出并制定科学合理的检测、评定方案。

2:学习和掌握金属材料失效分析领域重要文献资料的来源和获取方法,通过文献收集与分析,了解历史案例,利用材料分析检测手段,能够对材料的各种制备、加工及改性方法与工艺、材料失效原因进行技术综合分析,提出合理性判断。

3:掌握材料成分、组织、结构、性能和服役之间的基本规律,能够结合失效分析思想方法和基本原则,综合考虑效率、经济性、安全等因素,提出金属构件设计、选材、材料制备、加工与改性方案,设计出合理改进工艺。

4:结合实际工程金属构件失效分析案例,使学生能够针对材料科学与工程领域复杂金属构件失效问题,选择和使用合适的现代专业检测设备和分析手段,有效利用资源、现代工程工具和信息技术工具,对复杂工程问题进行预测与模拟,并能够分析、理解其局限性。

课程大纲
绪论
课时目标:(1)掌握失效的概念;(2)掌握失效分析的概念;(3)了解失效分析的意义。
1.1 失效和失效分析的概念
1.2 失效分析的社会经济效益与意义
失效分析基础知识
课时目标:(1)掌握机械零件的失效形式与来源;(2)掌握应力集中的概念、及其对失效的影响和消除方式;(3)掌握残余应力对失效的影响及消除残余应力的方法;(4)掌握材料的韧性概念及测量方法;(5)了解应力状态与失效的联系。
2.1 机械零件失效形式与来源
2.2 应力集中与失效分析
2.3 残余应力与失效分析
2.4 材料的韧性与断裂设计
2.5 应力分析与失效分析
失效分析基本方法
课时目标:(1)了解失效分析的原则;(2)了解失效分析的程序;(3)掌握断口分析的任务、断口的宏观分析和微观分析方法;(4)掌握无损检测的原理和方法。
3.1 失效分析的思路和方法
3.2 失效分析的程序
3.3 断口分析
3.4 无损检测
静载荷作用下的断裂失效分析
课时目标:(1)掌握过载断裂的定义及其断口一般特征;(2)了解材料致脆断裂的几种类型及相应断口特征,包括回火脆性、冷脆金属低温脆断和第二相质点致脆断裂;(3)了解环境致脆断裂的几种类型及相应断口特征,包括应力腐蚀开裂、氢致脆断、低熔点金属的接触致脆断裂、高温长时致脆断裂和蠕变断裂。
4.1 过载断裂失效分析
4.2 材料致脆断裂失效分析
4.3 环境致脆断裂失效分析
4.4 混合断裂失效分析
疲劳断裂失效分析
课时目标:(1)掌握疲劳断裂失效的基本形式和特征;(2)掌握疲劳断口的宏观和微观形貌;(3)了解疲劳断裂的类型和相应特征;(4)了解疲劳断裂失效的常见原因和预防措施。
5.1 疲劳断裂失效的基本形式和特征
5.2 疲劳断口形貌及其特征
5.3 疲劳断裂的类型与鉴别
5.4 疲劳断裂的原因与预防措施
磨损和腐蚀失效分析
课时目标:(1)掌握磨损和腐蚀的概念;(2)掌握磨损和腐蚀的基本类型;(3)了解磨损失效和腐蚀失效的失效分析方法和预防措施。
6.1 磨损及磨损失效
6.2 磨损失效分析及预防措施
6.3 腐蚀及腐蚀失效
6.4 腐蚀失效分析及预防措施
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预备知识

材料科学基础、金属相变及热处理、金属材料性能学等

参考资料

1.参考教材

杨川. 金属材料零部件失效分析案例:涉及大量铁路、汽车零部件[M]. 北京: 国防工业出版社, 2012.

王荣. 失效分析应用技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2019.

杨建军. 失效分析与案例[M]. 北京: 机械工业出版社, 2018.

李平平. 机械零部件失效分析典型60[M]. 北京: 机械工业出版社, 2016.

段莉萍,刘卫军,钟培道. 机械装备缺陷、失效及事故的分析与预防[M]. 北京: 机械工业出版社, 2015.

2.网络资源

中国机械工程学会失效分析分会  https://www.shixiaofenxi.com

美国材料试验学会  https://www.astm.org

国家标准化组织  https://www.iso.ch

失效分析与防护期刊  https://link.springer.com/journal/11668

工程失效分析期刊  https://www.journals.elsevier.com/engineering-failure-analysis

日本防蚀技术协会及《防蚀管理》  https://www.shpere.ne.jp

 

河海大学
1 位授课老师
刘欢

刘欢

教授

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