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1、4-1,失效模式、后果与严重度分析 (FMECA) Failure Mode Effect and Criticality Analysis,1 概述2 失效模式与后果分析3 严重度分析,4-2,1 概述,失效的定义：,1、设备在规定条件下，不能完成其规定的功能；,2、设备在规定条件下，一个或几个不能达到其规定值；,3、由于环境应力变化，导致功能丧失；,4、即使设备在规定条件下具有完成规定功能的能力，但因操作者的失误而造成产品功能丧失；,4-3,失效等级：,4-4,故障模式的分类,1、损坏型故障模式：裂纹、塑性变形、断裂等2、退化型故障模式：老化、变质、表面防护脱落等3、松脱型故障模式：松动、
2、脱开、脱焊等4、失调型故障模式：间隙不适、流量不当、压力不当等5、堵塞和渗漏型故障模式：堵、渗、漏等6、功能型故障模式：功能不正常、功能不稳定等7、其它类型故障模式：润滑不良等,故障模式的比率,故障模式比率产品出现失效模式的百分比,进一步分析失效原因，采取预防措施的可靠依据,4-5,几种机械零部件的失效模式及其比率,4-6,2 失效模式与后果分析,一、FMEA,1、功能FMEA和硬件FMEA,4-7,2、FMEA 程序,FMEA基本程序:,1、确定失效模式2、绘制系统功能图和可靠性框图3、确定工作参数和功能4、查明所有失效模式、发生原因及后果5、按可能的最坏后果评定失效模式的严重性级别6、确定
3、失效模式的检测方法及补救预防措施7、提出修改方案及其他措施8、提交分析报告,4-8,4-9,零件材料失效原因的分类,4-10,断裂分类：,根据裂纹发展过程,沿晶断裂,穿晶断裂,根据受载性质,疲劳断裂,静载断裂,冲击断裂,根据完全断裂前的宏观变形,脆性断裂,韧性断裂,4-11,疲劳断裂原因：,表面因素：表面粗糙度、划痕、碰伤等,材质因素：材料的成分、机械性能、冶金特性等,几何因素：圆角、倒角等,环境因素：环境介质、环境温度等,载荷因素： 载荷性质、大小、变化速度等,疲劳源,裂纹扩展区,瞬断区,4-12,例 某一固体火箭发动机由推进剂药柱、内衬和发动机壳组成。绘制其失效模式后果分析表,FMECA分
4、析实例1,4-13,FMECA分析的用途,1、在设计管理上的用途,FMECA与线路应力分析的结合是可靠性预测、分配和评定时的一项原始资料。,FMECA 是评定设计方案的手段,FMECA 是设计评审、质量复查、事故预想的依据和证明,2、在其他用途,安排测试点、制造和质量控制，制定试验计划的一种依据。,制定检测程序、设计诊断装置的基础。,与试验结果和失效分析报告一起进行定性评定。,可靠性维修，后勤保障分析的原始资料。,4-14,4-15,4-16,4-17,4.3 严重度分析,一、定性分析,A级，常发生。单一失效模式发生概率大于系统总失效 概率的20%。,B级，较常发生。单一失效模式发生概率在系统
5、总失效 概率的10%20%。,C级，偶尔发生。单一失效模式发生概率在系统总失效 概率的1%10%。,D级，很少发生。单一失效模式发生概率在系统总失效 概率的0.1%1%。,E级，极少发生。单一失效模式发生概率小于系统总失效 概率 的0.1%。,4-18,二、定量分析,1、失效后果概率,2、失效模式严重度数字,4-19,3、产品严重度数字,属于某一严重度的失效模式数,产品在该严重度下的最后一个失效模式,4-20,若某产品的失效率 ，在某一任务阶段，出现两个II级严重的失效模式和一个IV严重失效模式。这三个失效模式的相对频率分别为： ，失效后果概率均为0.5，在该阶段工作时间为1h，求该产品在此任
6、务阶段，在严重性II下的 。,II级严重性的第一个失效模式的严重度数字为,求,II级严重性的第二个失效模式的严重度数字为,4-21,求,II级严重性的产品严重度数字为,4-22,三、严重度矩阵,4-23,机车车辆 FMEA分析实例,国际铁路联盟的研究与试验机构的B176委员会（UIC ORE B176）,对机车车辆转向架进行了深入的研究，进行了大量的实验和评估，并为选择高速机车车辆的样机转向架进行了费用效能分析。 决策基础的重要部分,4-24,方法描述：,1、部件描述2、与安全有关的各种部件的描述3、可能的故障4、损坏特征、可能的原因及其影响的评估5、故障检测6、目前的改进措施7、对系统的影响,4-25,4-26,故障类型：,1、A型故障：由于生产或装配造成的功能丧失 通过工厂和检修保证状态良好2、B型故障：产品功能的逐渐退化 引入一个正常的检测系统3、C型故障：产品功能的突然丧失,4-27,机车车辆转向架FMEA表格,4-28,机车车辆转向架FMEA表格（续）,4-29,机车车辆转向架FMEA表格（续）,4-30,机车车辆转向架FMEA表格（续）,