0目錄第1章緒論11.1引言11.2失效分析的發展簡況21.3本課題的背景和意義3第2章失效分析的方法42.1失效分析的概況42.2常用失效分析及技術62.3系統分析方法11第3章拐軸的斷裂原因分析143.1實驗結果與分析153.2PRO/E建模193.3ANSYS分析203.4拐軸的優化設計23設計心得25參考文獻27摘要我的設計課題是T108噸自卸車拐軸的斷裂失效分析及優化設計本1文通過對拐軸軸化學成分、宏觀、微觀及力學性能等方面的一系列實驗，失效分析技術是指在各種失效分析方法中具體所采用的分析技術和手段。對失效分析對象而言，失效分析技術從總體上可分為非破壞性和破壞性失效分析技術，具體可分為：感官檢查診斷技術、痕跡發現技術、斷口和裂紋分析技術、化學成分分析技術、性能測試技術、無損檢驗技術、宏觀殘余應力測試等。分析出該軸的斷裂原因，在此基礎上，利用PRO/E軟件對泵軸進行了較全面的有限元分析及優化設計，不但驗證了實驗分析的正確性，而且提出了合理的改進方案。我們通過對自卸車拐軸軸的宏、微觀分析和結構分析，了解該軸的應力分布情況，找出應力集中部位，分析該系列軸斷裂的原因,在此基礎上充分利用PRO/E技術進行進一步的應力分析,以驗證宏、微觀分析結果,再利用PRO/E技術進行軸的優化設計,達到改進軸的目的仍然采用ANSYS軟件進行軸的優化設計，在建模中，由于要進行有限元分析，為減少小尺寸的影響，一些不重要的倒角、倒角可以省略，此外，拐軸的實際受力過程是不斷運動的，為便于分析起見，在受力等效的原則下，通過施加約束轉化為一個靜力分析模型。并對所做的優化結構進行分析驗證，達到減少應力集中，提高零件及設備的使用壽命。這樣既能保證設備的正常使用，提高工廠的經濟效益，有很高的實用價值，而且為軸失效問題的分析可提供有效的參考資料。關鍵詞失效分析；斷裂；有限元；PRO/E；拐軸第1章緒論1.1引言在很久以前，人們對產品失效就有了宏觀認識。產品失效真正給人類帶來嚴2重的危害，則是從100多年前的英國工業革命開始。當蒸汽機動力和大機器生產給人類社會帶來巨大進步的同時，產品失效也給人類帶來了前所未有的災難性事故。因而1862年，英國建立了世界上第一個蒸汽鍋爐監察局，把失效分析作為法律仲裁事故和提高產品質量的技術手段。隨后，在工業化國家中，對失效產品進行分析的各種機構相繼出現。隨著科技的突非猛進系統和設備日益復雜，功能不斷提高，其不可靠和不安全因素增多，導致故障的原因也增多，因而對故障的分析研究工作亦越來越受到世界各國的關注。工業的發展、技術的進步正是人們不斷與產品失效做斗爭的結果，這在航空和航天事業的發展史中表現尤為突出。因為即使航天飛機這么先進的運載工具也可能發生故障，如美國的價值12億美元的“挑戰者”號航天飛機，在1986年1月28號第11次升空時突然爆炸，使7名宇航員遇難，這一慘痛悲劇再次告戒人們忽視產品失效問題將帶來災難性的惡果。任何一次失效都可以看成是產品在服役條案件下所做的一次最真實做可靠的學實驗的結果；通過失效分析判斷失效模式，找出失效的原因和影響因素，也就找到了薄弱環節所在，從而改進有關部門的工作。提高產品質量。失效分析是可靠性工程的技術基礎之一；是安全工程的重要技術保障之一；是維修工程的理論基礎和指導依據；可產生巨大的經濟效益和社會效益。因而開展失效分析工作是非常有意義的，其重要性一般包括以下幾個方面：1.可以保證產品的可靠性，減少由于設備失效造成的人身傷亡和直接的經濟損失；2.可以從中吸取大量的經驗教訓以利制定和完善產品質量管理的有關文件、標準和規定、是產品質量管理的一個重要環節；3.有助于及時“吃透”國外先進技術、提高引進速度和效率；4.通過對進口設備的失效分析可以向外商提供索賠依據或技術仲裁5.可以使設備維修工作建立在失效分析的基礎上，從而取得良好的事故預防；6.失效分析的結果也是現行技術的規范、規程和標準的實用性的實地檢驗，可作為修訂和制定文件的依據；7.失效分析的頭腦國際資料是指定科技開發規劃和經濟發展規劃的重要依3據，失效分析可以為各級人員正確處理現場技術問題提供科學的依據。在我國，由于長期的歷史原因，現有設備超期服役帶病運行相當普遍，有相當一部分設備存在各種結構缺陷、工藝缺陷、加工缺陷、制造缺陷、材料缺陷和使用不當產生的裂紋或損傷腐蝕介質影響或長期超載運行等，或盲目使用這些設備而不及時采取措施進行監控和預防，必將發生事故，因而，為了盡量減少事故的發生，需要進行失效分析的研究。目前關于失效分析的研究比較多，他們大多采用傳統的宏觀、微觀分析法對失效的原因進行分析，本文首先也將采用宏觀、微觀對T108噸自卸車拐軸進行失效分析。1.2失效分析的發展簡況長期以來，人類在生產實踐中不斷與產品失效作斗爭，但失效分析僅作為零星、分散、宏觀的經驗世代相傳。失效分析作為一種學科分支還是近半個世紀的事情。材料科學的興起、先進測試技術的應用以及近代物理、化學等的全面發展，使得人民能夠從微觀方面闡明產品失效的本質、規律和原因。在此基礎上，失效分析走上系統、綜合、理論化的新階段。近半個世紀所積累的失效分析知識與技術千百倍于人類前期有關知識的總和。但這種知識必然隨著人類生產實踐和科技進步而不斷發展。雖然由于科技的發展，產品在設計、生產、使用與維修上的技術改進，似的產品的可靠性日益提高，然而，失效事件并不會消失。而且，產品的自動化程度愈高、技術愈密集，一旦出現失效，造成的損失就愈嚴重。因此失效分析將隨著科技的高速發展顯得更為重要。遠在1862年英國建立世界第一個蒸氣鍋爐監察局時，失效分析就被作為法律仲裁產品質量事故的技術判斷手段。在1938-1945年間，美國質量管理學會發起“失效廢品檢驗規劃”，號召生產企業把失效分析作為重要環節納入質量管理系統。在四十年代末和五十年代初，為解決電子產品失效問題而發展起來的可靠性理論使失效分析進入到一個新的階段。到六十年代，人們更開始了機械設備系統可靠性理論的研究。