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机械零件失效分析
第1次开课
开课时间: 2021年10月11日 ~ 2022年07月08日
学时安排: 3-5小时每周
当前开课已结束 已有 1240 人参加
立即自学
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课程详情
课程评价(7)
spContent=《机械零件失效分析》是机械类、材料类专业的一门专业课,也是适应“中国制造”战略强国的一门课程。课程主要介绍机械零件失效的基本概念与理论,以及为探明失效原因应遵循的思路和方法,旨在不断提高机械零件的工作可靠性。上世纪九十年代,我国高等院校开始在机械类、材料类本科专业开设《失效分析》相关课程,随后在硕士研究生中开设同类学科基础课程,以满足国家对复合型、创新型人才的需要。本课程在长安大学国家级一流课程《机械设计基础》和《机械工程材料》的基础上,以机械零件为对象,从机械设计和材料科学两个角度探讨机械零件的失效形式、失效机理和失效原因之间的内在联系,利用失效分析的反馈机制技术闭环,为机械产品的优化设计与制造,以及新材料的研发提供思路和依据,并为机械类、材料类专业学生的培养和就业需求奠定基础。
《机械零件失效分析》是机械类、材料类专业的一门专业课,也是适应“中国制造”战略强国的一门课程。课程主要介绍机械零件失效的基本概念与理论,以及为探明失效原因应遵循的思路和方法,旨在不断提高机械零件的工作可靠性。上世纪九十年代,我国高等院校开始在机械类、材料类本科专业开设《失效分析》相关课程,随后在硕士研究生中开设同类学科基础课程,以满足国家对复合型、创新型人才的需要。本课程在长安大学国家级一流课程《机械设计基础》和《机械工程材料》的基础上,以机械零件为对象,从机械设计和材料科学两个角度探讨机械零件的失效形式、失效机理和失效原因之间的内在联系,利用失效分析的反馈机制技术闭环,为机械产品的优化设计与制造,以及新材料的研发提供思路和依据,并为机械类、材料类专业学生的培养和就业需求奠定基础。
—— 课程团队
课程概述

零件是组成机械设备的最基本单元。机械零件在服役过程中会由于种种原因失去其设定的功能,称为失效。对于工程技术人员来说,探明零件的失效原因、分析失效机理、提出改进措施以避免同类事件的重复发生,是一个必须面对的课题,对提高机械设备的运行效率和生产质量具有重要意义。

课程主要任务是介绍机械零件失效的基本概念与理论、失效的来源、失效分析思路、变形过量、振动分析、断口分析、疲劳破坏分析、表面损伤分析等内容,使学生学习机械零件工作可靠性的基础理论、选材依据、零件质量管理、失效分析技术与方法,以及相关政策与法规,并能够针对失效原因提出改进措施,为从事机械设计制造、材料成型及控制的相关技术工作打好基础。

通过本课程的学习,可以使学生了解并掌握失效分析的基本理论与技术,学会判断和处理零件失效现象的方法和途径,弘扬严谨的科学精神;能够树立起正确的责任观,学会利用科学的结论来保护使用者与生产者的合法利益;能够树立科学进步的观念和实践的观念,具有终身学习的能力,以及综合分析和解决实际问题的基本能力。

 


 


 


授课目标

本课程着重培养学生具有判断零件失效原因和分析失效机理的能力,传承精益求精的工匠精神,授课目标为:

①能够运用数学、物理以及物化原理知识表达机械零件的服役情况,建立零件载荷和力学行为的数学模型,并正确求解;

②能够运用失效分析的思维方法,判断实际服役条件对零件寿命的影响,并提出解决方案;

③能够针对不同的失效模式,结合性能检测,确定零件失效缺陷、失效机理与失效起因之间的相互关系;

④能够设计并实施失效宏观现象与微观机理有机结合的相关实验,分析实验结果,得出有效结论;

⑤能够选用恰当的测试方法和现代技术工具,模拟预测机械零件的工作寿命,掌握模拟计算的基本思想和依据,理解模拟和预测在工程中的局限性。


 

课程大纲
绪论
课时目标:了解本课程的内容、意义和学习方法。
1.1绪论
失效分析基本概念
课时目标:理解机械零件失效的概念和失效分析的基本特点。
2.1机械零件失效的概念与分类
2.2失效分析的内容和特点
机械零件失效分析基础知识
课时目标:1.理解零件失效的来源,以及应力集中和残余应力对零件失效的影响;2.掌握零件设计的强度准则;3.熟练掌握材料断裂的K判据。
3.1零件失效的来源
3.2应力集中对零件失效的影响
3.3降低应力集中的措施
3.4残余应力对零件失效的影响
3.5降低或消除不良残余应力的措施
3.6零件设计的强度准则
3.7材料的韧性
3.8工程中常用的几种探伤技术
机械零件失效分析的思路和步骤
课时目标:1.理解常用的几种失效分析思路;2.掌握失效分析的一般步骤。
4.1以失效抗力指标为线索的分析思路
4.2系统工程的分析思路
4.3失效分析的一般程序和步骤
静载荷作用下零件失效分析
课时目标:1.理解零件弹性变形失效和塑性变形失效的判断与预防措施;2.掌握断裂的分类标准;3.熟练掌握不同断裂类型的判断依据以及引起断裂的原因。
5.1变形过量的判断与改进措施
5.2零件的振动
5.3残骸分析法
5.4主裂纹的判断
5.5裂纹源区的判断
5.6断口微观分析方法
5.7扫描电子显微镜在断口观察中的应用
5.8断裂的分类
5.9零件过载断裂的判断
5.10引起零件脆性断裂的原因分析
5.11应力腐蚀和蠕变的判断
疲劳断裂失效分析
课时目标:1.理解疲劳破坏的特点;2.掌握疲劳断裂的宏观和微观断口特征;3.熟练掌握判断疲劳断裂的方法;4.初步掌握疲劳寿命的估算方法。
6.1疲劳断裂特点
6.2疲劳断口特征
6.3疲劳寿命估算
6.4疲劳断裂类型判断
6.5预防疲劳破坏的措施
磨损失效分析
课时目标:1.理解机械零件磨损失效的类型;2.掌握磨损失效模式的判断方法以及提高零件耐磨性的途径。
7.1磨损的分类
7.2磨损失效模式的判断
腐蚀失效分析
课时目标:1.理解金属零件腐蚀的一般规律;2.掌握提高零件耐蚀性的方法与途径。
8.1金属腐蚀的分类
8.2腐蚀失效的基本类型判断
展开全部
预备知识

失效分析涉及机械、材料、力学等多个学科,具有学科交叉的特征。机械设计及理论、材料科学与工程为学习本课程应具备的基础知识;

零件失效的根本原因在于失效抗力超过了材料的强度极限,同时,不合理的服役条件是零件早期失效的重要因素。因此,机械制造技术、材料力学性能、摩擦磨损和腐蚀是学习本课程的主要预备知识

测试技术是失效分析的必要环节,现代测试技术是学习本课程重要先修课程。


 

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料
  1. 郁龙贵, 乔世民. 机械制造基础[M]. 北京: 清华大学出版社, 2009.

  2. 陈永楠, 周亮. 材料力学性能[M]. 北京: 人民交通出版社, 2020.

  3. 孙智, 任耀剑, 隋艳伟. 失效分析-基础与应用[M]. 北京: 机械工业出版社, 第二版, 2017.

  4. 刘瑞堂. 机械零件失效分析[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2005.

  5. 杨川, 高国庆, 崔国栋. 金属零部件失效分析基础[M]. 北京: 国防工业出版社, 2014.

  6. 杨可桢, 程光蕴, 李仲生. 机械设计基础[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006

  7. 廖晓玲.材料现代测试技术[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2010.

  8. 杨晓洁, 杨军, 袁国良. 金属材料失效分析[M]. 北京: 化学工业出版社, 2019.

  9. 钟群鹏, 田永江. 失效分析基础[M]. 北京: 机械工业出版社, 1990.

  10. 王荣. 失效分析应用技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2019.

  11. 钟群鹏. 失效分析基础知识[J]. 理化检验-物理分册, 2005, 41: 44-47.

  12. 刘贵民, 杜军. 装备失效分析技术[M]. 北京: 国防工业出版社, 2012.

  13. 王秀红, 陈扣琳. 机械产品失效分析在质量管理中的作用[J]. 机械工业标准化与质量, 2016, 12: 31-33.

  14. 庹鹏. 机械产品质量管理与失效分析[J]. 机械工程, 1987, 3: 12-14.

常见问题

学习并实践本课程应注意以下几点:

1、正确面对材料缺陷。零件总是由一定的材料加工制造而成,材料缺陷是可能导致零件失效的原因,但不是唯一原因;

2、宏观和微观相结合。应避免重微观特征分析,轻宏观观察的思路;

3、用事实说话,勇于坚持真理。

长安大学
4 位授课老师
张荣军

张荣军

副教授

周亮

周亮

副教授

郭亚杰

郭亚杰

教授

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