失效原因

失效原因是指在设计、过程、品质或是零件应用上的缺陷,此缺陷是某一失效的原因,或是因此开始会导致失效的程序。若失效和产品或过程的使用者有关,也需要考虑人为错误的可能性。

零件失效/失效模式

零件的失效模式是指零件在零件层次的机能失效。零件多半只有几个失效模式,例如,继电器可能无法依要求开启或是关闭。不过导致失效的机制可能有许多不同的原因,也可能会是许多因素同时作用的结果。有可能是因为接点的腐蚀、异常大电流造成的接点焊死、返回弹簧的金属疲劳、未预期命令、灰尘堆积、机构堵塞等。很少可以识别出造成系统失效的单一原因。大部份情形下的实际根本原因都会和某种程度的人为错误有关,例如设计错误、操作错误、管理错误、维护造成的错误、规格的错误等。

失效场景

失效场景(fault scenario)是识别了可能的先后关系,结合了事件、失效(失效模式)、条件、系统状态,最终造成系统失效结果的完整叙述。由原因(若知道的话)开始,到特定的结果(系统失效条件)为止。系统的失效场景类似零件的失效机制(failure mechanism)。二个的结果都是系统/零件的失效模式。

失效场景不像许多产品使用者或是流程参与者所用的,只叙述发生现象而已。失效场景/失效机制是较完整的叙述,包括失效出现的前置条件、产品使用的情形、接近的原因以及最终的原因(若已知的话),以及产生的附属故障以及最终的失效结果。

失效场景是工程师词库的一部份,特别是在针对产品或流程进行测试及调试的工程师。此工作需要小心的观察及叙述失效条件、确认失效是否可以重现、假设哪一种条件及先后顺序的组合会造成失效,这是修正设计缺陷以及改善后续迭代过程的一部份。此名词也可以用在机械系统的失效。

失效原因种类

机械失效

以下是一些机械失效的机制:过度挠曲、挫曲、延性断裂脆性断裂英语brittle fracture撞击潜变、应力松弛、热冲击磨损、腐蚀[1]、应力蚀裂(stress corrosion cracking)以及机械的疲劳[2]。每一种都会有特别的破断面,以及破断面附近的特征。元件受力的方式,以及受力的历史也和结果的判断有关。几何设计也非常的重要,因为应力集中会将局部负载放大到非常大的程度,因此会开始断裂。

随著对失效的了解越来越多,失效原因可以从单纯描述现象以及结果,进展到有关失效情形、出现时间以及原因的系统性,较抽象化的概念模型

产品或情形越复杂,越需要清楚的了解失效原因,为了是要确保系统的正常运作(或是维修)。例如像级联故障英语Cascading failure就是特别复杂的失效原因。边缘案例英语Edge case边角案例也是常出现复杂、未预期、难以除错问题的场合。

腐蚀失效

材料可能会因为腐蚀过程而退化,例如铁锈就是让退化的原因之一。腐蚀也可能和负载有关,例如应力蚀裂英语stress corrosion cracking环境应力破裂英语environmental stress cracking

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参考资料

  1. ^ 在技术上,腐蚀不是机械的失效模式,不过实务上常将腐蚀列入,因为腐蚀会直接导致机械失效
  2. ^ Stephens, Ralph I.; Fatemi, Ali; Stephens, Robert R.; Fuchs, Henry O. Metal Fatigue in Engineering. John Wiley & Sons. 2000-11-03 [2020-10-07]. ISBN 9780471510598. (原始内容存档于2019-12-15) (英语).