失效分析与预防
 
 
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2019年 14卷 2期
刊出日期:2019-04-15

基础研究
应用研究
案例分析
综述
 
 
       基础研究
71 基于ALIFD模糊熵和GK聚类的滚动轴承故障诊断
葛红平, 刘晓波
DOI: 10.3969/j.issn.1673-6214.2019.02.001
针对滚动轴承故障振动信号具有非平稳性及非线性的特点,提出一种基于自适应局部迭代滤波分解(ALIFD)模糊熵和GK聚类的滚动轴承故障诊断方法。首先对滚动轴承故障振动信号进行ALIFD分解,得到若干个本征模态函数(IMF)分量,然后通过相关性分析筛选出前3个包含主要特征信息的IMF分量,并将筛选的IMF分量的模糊熵作为特征向量,最后利用GK聚类对所得的特征向量进行识别分类。将该方法应用于滚动轴承实验数据分析,并使用分类系数和平均模糊熵对分类性能进行评价,结果表明,与基于经验模态分解模糊熵和GK聚类的故障诊断方法进行对比,该方法具有更好的分类性能。
2019 Vol. 14 (2): 71-78 [摘要] ( 207 ) HTML( ) PDF (1488 KB)  ( 138 )
79 复合材料加筋壁板机械连接修理设计与分析工具
张星明, 蓝元沛, 徐吉峰
DOI: 10.3969/j.issn.1673-6214.2019.02.002
复合材料修理结构有限元建模过程复杂繁琐,基于ABAQUS软件开发的参数化建模与分析工具为提高复合材料加筋壁板机械连接修理设计与分析的效率和准确性提供了有效的手段。该建模与分析工具主要由参数输入界面、快速建模模块和后处理模块等部分组成,可用于快速建立复合材料加筋壁板机械连接修理结构有限元模型并分析其强度,完成对不同修理参数的快速变更与优化。该修理分析工具所得到的极限载荷与相应的试验结果之间的对比分析,验证了其工程应用的可靠性和适用性。
2019 Vol. 14 (2): 79-83 [摘要] ( 173 ) HTML( ) PDF (740 KB)  ( 126 )
84 基于超声环阵相控阵的变孔径聚焦检测技术
沙正骁, 梁菁, 李彦
DOI: 10.3969/j.issn.1673-6214.2019.02.003
超声相控阵检测技术在检测效率方面的优势,使其有望取代分区聚焦检测法而用于粉末高温合金盘件的缺陷检测。为了解决超声相控阵检测在焦点尺寸控制、灵敏度一致性和近表面分辨力等方面的问题,采用模拟试验和试验验证的手段研究粉末涡轮盘的超声相控阵检测技术,提出变孔径超声相控阵聚焦检测方法。结果表明:该方法可使检测灵敏度的一致性由5 dB优化至3 dB,近表面分辨力减小到3.2 mm;与传统的分区聚焦检测方法比较的结果表明,采用本方法具有与分区聚焦检测接近的缺陷检出能力,同时可将检测时间缩短至原来的1/4。
2019 Vol. 14 (2): 84-89,95 [摘要] ( 134 ) HTML( ) PDF (874 KB)  ( 103 )
       应用研究
90 热诱导孔洞对FGH97高温合金性能的影响
张海, 熊江英, 王冲, 马德新
DOI: 10.3969/j.issn.1673-6214.2019.02.004
利用金相设备和力学性能测试装置检测含不同孔隙率的FGH 97高温合金的组织及力学性能,分析不同孔隙率对FGH97高温合金力学性能的影响。结果表明:随着孔隙率的增加,FGH97高温合金的室温屈服强度和抗拉强度降低,延伸率下降;Charpy冲击功随着孔隙率增加而显著下降;FGH97高温合金的拉伸和冲击断裂机制为微孔聚集型断裂,拉伸和冲击断口呈现大量韧窝特征;热诱导孔洞会促进裂纹的萌生和扩展。
2019 Vol. 14 (2): 90-95 [摘要] ( 172 ) HTML( ) PDF (994 KB)  ( 74 )
96 传感器位置对齿轮故障的敏感性研究
黄鑫, 王细洋, 肖尧先
DOI: 10.3969/j.issn.1673-6214.2019.02.005
齿轮的故障特征信息常常隐藏在齿轮的振动信号中,而振动信号则往往通过加速度传感器采集获得。在不同位置所采集到的振动信号,其噪声干扰也往往存在着强弱差异,因此找到传感器对信号采集的敏感位置在信号采集中显得尤为重要。通过采用故障特征参数值分析方法中的不同的故障状态指标作为参考依据,同时在去噪方法中采用能明显提高信噪比的时域同步平均方法进行去噪,结果发现:安装在靠近轴承座附近位置的A04号传感器所采集的振动信号噪声干扰较小;通过加速度传感器采集齿轮箱的振动故障信号时,最敏感位置应存在于轴承座附近。
2019 Vol. 14 (2): 96-100,105 [摘要] ( 161 ) HTML( ) PDF (693 KB)  ( 121 )
101 DZ125定向凝固合金的薄壁持久蠕变性能与断裂行为
王亮, 李彦, 张丽, 赵澎涛, 张燕明, 郭广平, 王翔
DOI: 10.3969/j.issn.1673-6214.2019.02.006
采用薄壁试样研究高温试验条件下,试样壁厚对DZ125定向凝固合金向持久性能及其断裂特征的影响规律。结果表明:不同壁厚试样的持久寿命明显低于标准试样,表现出显著的薄壁效应,并且壁厚和持久寿命间存在明显的线性关系;薄壁试样持久断口边缘区域氧化严重,内部区域为微孔聚集型断裂;合金薄壁试样的持久断裂模式为“表面氧化-裂纹萌生-扩展”和“内部蠕变损伤”共同作用;合金在950 ℃/197 MPa下的蠕变性能表明,圆棒试样寿命明显高于薄壁试样寿命,0.6 mm厚度的薄壁试样寿命约为圆棒试样的50%,1.1 mm厚度的薄壁试样寿命约为圆棒试样的80%。
2019 Vol. 14 (2): 101-105 [摘要] ( 202 ) HTML( ) PDF (3838 KB)  ( 114 )
106 石墨烯掺杂对镁锂合金微弧氧化膜Cl-腐蚀敏感性的研究
邱小林, 邱震钰
DOI: 10.3969/j.issn.1673-6214.2019.02.007
为了研究添加石墨烯后镁锂合金微弧氧化膜在不同NaCl浓度下的腐蚀行为,通过向硅酸盐体系电解液中添加石墨烯,在镁锂合金表面制备出改性的MAO(Micro-arc oxidation)膜层,采用电化学极化曲线和阻抗谱方法研究改性膜层对NaCl溶液的腐蚀敏感性。结果表明:石墨烯的添加可有效改善由于微弧放电形成的孔洞及微裂纹等缺陷,提高膜层致密性和耐蚀性;改性的MAO膜层耐腐蚀性能随着NaCl溶液浓度的升高而降低,主要因为在较高的浓度梯度作用下,侵蚀性离子向膜层中扩散速率加快,进而加速了对MAO膜层的腐蚀破坏。
2019 Vol. 14 (2): 106-110 [摘要] ( 141 ) HTML( ) PDF (776 KB)  ( 235 )
       案例分析
111 水下航行器发动机漏水故障的分析研究
张涛, 黄凤军
DOI: 10.3969/j.issn.1673-6214.2019.02.008
凸轮发动机是水下航行器热动力装置的重要组成部分,其性能优劣由功率试验的结果来反映。针对水下航行器产品在进行功率试验准备时隔板和凸轮发动机主动齿轮之间有水漏出的问题,确定该故障位置,详细分析垫圈、人员操作和固定螺钉3个故障因素,并进行试验验证。结果表明,该故障是由于固定螺钉垂直度超过标准而造成该处密封失效所致。针对该故障原因,对固定螺钉的检验工序提出了增加螺钉垂直度并完善工艺的要求。该研究对固定螺钉的可靠性设计有一定实际意义,也为使用单位完善相应的技术工艺提供了必要依据。
2019 Vol. 14 (2): 111-114 [摘要] ( 151 ) HTML( ) PDF (607 KB)  ( 121 )
115 I级涡轮叶片线性缺陷分析
申静芳, 罗贵亮, 武国栋, 熊勇, 陈昌达, 汤浩, 程法嵩
DOI: 10.3969/j.issn.1673-6214.2019.02.009
发动机在工厂试车考核后分解检查时,发现其中一件I级涡轮叶片表面有线性荧光显示。通过金相、扫描电镜等手段,对失效叶片进行断口形貌观察、组织及成分分析,并与同种材料金相光面、冲击断面的表面氧化形貌进行对比,确定线性缺陷的性质及产生原因。结果表明:线性缺陷是由富含Ti、Mo碳化物的膜状缺陷导致的开裂,起因是在浇铸过程中合金液表面发生翻动或飞溅挂壁时形成氧化物薄膜,在后续时效过程中沿氧化物薄膜析出该膜状碳化物;膜状缺陷开裂后经过长时间高温氧化,在开裂面形成由Ni、Co的氧化物为主的外氧化层和由Cr、Al、Ti的氧化物为主的内氧化层组成的双层复合氧化膜。在生产过程中,可采用过滤网、提高真空度、保持平稳浇注来避免此类缺陷的产生。
2019 Vol. 14 (2): 115-118,123 [摘要] ( 163 ) HTML( ) PDF (1439 KB)  ( 121 )
119 门头道密封用3M压敏胶粘带脱胶分析
贾妮, 陈晓锋, 吕均益, 柳宁, 赵艳青, 魏恒永
DOI: 10.3969/j.issn.1673-6214.2019.02.010
车门头道密封条脱胶,不仅影响车间生产效率,还可能由于售后发生漏水引起顾客抱怨。为研究其脱胶原因,从胶带本身粘接性能、胶带与粘接表面发生作用时间、粘接表面能及清洁、车门内板与侧框外板间隙及头道密封条压缩力、头道密封条安装工艺等5个方面,对车门头道密封条脱胶失效进行探讨。结果表明:粘接部件表面是否清洁及胶带表面是否获得足够的压力是影响脱胶的主要因素,应该保证胶带横截面上获得100%在10 N以上、80%在20 N以上压力,被粘接部件表面清洁且表面能高于40 mN/m,其中极性组分高于4 mN/m,胶带与粘接部件作用时间不低于40 min,且在此期间保证胶带不会受到明显的外部剪切,压敏胶与车身油漆具有优异的粘接性能。
2019 Vol. 14 (2): 119-123 [摘要] ( 203 ) HTML( ) PDF (892 KB)  ( 135 )
124 激光测距传感器芯片功能异常分析
余应森, 黄彩清
DOI: 10.3969/j.issn.1673-6214.2019.02.011
半导体芯片是所有封装半导体器件的核心功能部件,涉及芯片失效的分析是一项复杂且精细的工作,而对于特定使用性能的芯片,分析方法更是千差万别。本研究基于常见芯片发生异常的主要分析手段,介绍了激光测距传感器功能异常的失效分析方法,通过电性能测试及电路板的测试分析,缩小失效发生的功能区域,用I-U曲线测试确定失效的重现方法,最后使用光诱导电阻变化技术(OBIRCH)进行失效的定位,结合晶圆的去层化处理和聚焦离子束(Plasma FIB)微切,用扫描电子显微镜获得失效点的具体位置和形貌,确定失效原因为金属层连接通孔烧融,通孔熔断与造成芯片失效的机理一致,从而为芯片设计、生产工艺优化甚至客户的应用提供了有效的信息。
2019 Vol. 14 (2): 124-128 [摘要] ( 225 ) HTML( ) PDF (1056 KB)  ( 117 )
129 基于轴系尺寸链设置缺陷导致机械系统失效后的改进分析
佐景涛, 赵燕, 刘红莉, 刘雨健
DOI: 10.3969/j.issn.1673-6214.2019.02.012
机械系统中支承结构设计以及轴系尺寸链设置将直接影响其运转安全性和可靠性。本研究分析了油雾分离器结构原理和工况条件,明确了两端固定支承的机械系统在运转过程中,其一端轴承外圈端面与壳体孔应保留适当间隙,以适应轴的热伸长。就外场发生的失效开展分析和定位,从失效件外观形貌和理化检测结果确认,轴承在过大轴向附加载荷作用下产生爬坡,进而导致轴承短期内产生高温失效。为验证失效轴承附加轴向载荷是否与轴系尺寸链设置直接相关,开展装配尺寸链核算,确认失效轴承外圈端面与壳体孔之间存在极大的干涉风险,失效与轴系尺寸链设置不合理有关。针对失效定位提出装配前选配零件、调整零件公差等改进措施,同时建议对该间隙进行检测。
2019 Vol. 14 (2): 129-132,140 [摘要] ( 114 ) HTML( ) PDF (673 KB)  ( 95 )
       综述
133 航空材料组织与残余应力评价对中子散射与同步辐射技术的需求
刘昌奎, 李楠, 赵文侠, 陶春虎, 李兴无, 曹春晓
DOI: 10.3969/j.issn.1673-6214.2019.02.013
航空材料是航空装备发展的基础,航空材料及其构件从研发、制造、服役、维修到重大事故(故障)的失效分析等全寿命周期中,检测与表征技术起着关键性作用。本研究以问题与需求为导向,结合具体案例,阐述了航空材料及其构件在新材料研发、构件制造、产品服役与可靠性评估、重大事故(故障)的失效分析中,现有检测手段存在如不能无损地开展构件内部组织结构、残余应力等表征与评价方面的不足,以及航空材料在组织结构、残余应力等表征与评价中对于中子散射和同步辐射大科学装置技术的迫切需求,提出了发展航空中子应力谱仪、加强中子散射与同步辐射技术在航空材料中的技术开发与应用研究等建议。
2019 Vol. 14 (2): 133-140 [摘要] ( 187 ) HTML( ) PDF (1096 KB)  ( 357 )
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