基于失效分析专家系统的构件失效模式检测方法技术方案

本发明专利技术属于构件失效分析技术，涉及一种在对失效信息进行采集的基础上基于失效分析专家系统的构件失效模式检测方法。本发明专利技术利用计算机辅助失效分析专家系统进行构件失效模式的检测，可以快速、准确地帮助失效分析人员进行失效分析，避免人为因素的干扰，还可以弥补个人知识和经验的不足，提高分析的准确性和缩短分析的周期。本发明专利技术对失效结构件进行外观、宏观、微观等的充分分析，并结合失效件的材料、载荷、环境等失效信息进行失效件的失效模式和失效机理分析，从而提高了失效结构件的分析准确率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于构件失效分析技术，涉及一种在对失效信息进行采集的基础上基于失 效分析专家系统的构件失效模式检测方法。
技术介绍
构件失效后，对其进行失效模式检测，是给出失效原因的前提和重要基础，是预防 类似事故重复发生的必要手段，失效模式检测就是把通过调查、观察和试验获的失效信息 作为依据，应用逻辑推理的方法，对故障件的失效模式进行检测判断。所谓失效模式，是指 失效的外在宏观表现形式和过程规律，可理解为失效的性质和类型。传统的失效模式检测方法，是利用人工根据失效信息进行判断，这种判断方法存 在一定的问题，如对失效模式进行判断需要丰富的知识和经验，而培养一名经验丰富的失 效分析工程师或专家需要若干年的时间，而且专家总会离开工作岗位，他所拥有的知识也 随之而去；另外，在失效分析的过程中，往往需要借鉴以前类似的故障，而以往类似故障一 般以纸介质的形式散落各处，容易丢失，不利于知识的有效存储和充分利用；再有，在失效 分析的过程中，失效分析人员可能会由于本单位的利益，而存在一定的人为因素，工作效率 较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种工作效率高、分析准确率高，同时避免人为因素的干扰 的一种。本专利技术的技术方案是采集失效构件的基本情况构件名称、构件所用材料、构件工作环境、构件载荷类 型；对失效构件的外观特征进行观察记录断口附近裂纹情况，断口附近磨损情况、断 口附近氧化或腐蚀情况；对失效构件进行断口宏观特征观察记录，观察内容包括断面情况，源区特征、扩 展区特征、瞬断区特征，确定首先开裂件；在不能确定首先开裂件时，同时确定多个怀疑开 裂较早的构件；对首先开裂件或怀疑开裂较早的构件，进行断口微观特征观察记录，观察内容包 括断口源区的微观形貌、断口扩展区的微观形貌、断口瞬断区的微观形貌；对失效构件进行材质分析，并记录分析结果；将以上获得的失效信息输入失效分析专家系统中的案例库维护模块，用失效分析 专家系统中的类比方法进行失效模式检测，失效分析专家系统给出与需要分析的案例最相 似的案例，以及需要分析案例的失效模式；失效分析专家系统将需要分析案例各方面失效信息与最相似案例相对应方面的 失效信息进行对比；根据对比结果确定是否需要补充获取失效信息，对需要补充的失效模式案例的失 效信息进行补充，用失效分析专家系统中的规则推理方法进行失效模式检测结果的验证; 对不需要补充的失效模式案例，直接用失效分析专家系统中的规则推理方法进行失效模式 检测结果的验证；失效分析专家系统最终给出需要分析案例的失效模式。所述的对失效构件进行材质分析，包括金相组织、硬度、力学性能、化学成份。所述的对失效构件的断面情况进行宏观特征观察记录，观察内容包括失效构件 的粗糙情况、颜色情况。本专利技术的优点是本专利技术利用计算机辅助失效分析专家系统进行构件失效模式的检测，可以快速、 准确地帮助失效分析人员进行失效分析，避免人为因素的干扰，还可以弥补个人知识和经 验的不足，提高分析的准确性和缩短分析的周期。本专利技术对失效结构件进行外观、宏观、微 观等的充分分析，并结合失效件的材料、载荷、环境等失效信息进行失效件的失效模式和失 效机理分析，从而提高了失效结构件的分析准确率。附图说明图1是失效分析专家系统界面示意图；图2是案例库和字典库维护界面示意图；图3是案例库维护界面示意图；图4是类比推理系统总界面示意图；图5是生成均衡失效模式表总界面示意图；图6是处理新实例界面示意图；图7是沈2号案例失效信息明细界面示意8是类比推理的结果界面示意图；图9是规则推理总界面示意图；图10是询问界面示意图；图11是规则推理结果示意图。具体实施例方式(1)采集失效构件的基本情况构件名称、构件所用材料、构件工作环境、构件载 荷类型；(2)对失效构件的外观特征进行观察记录断口附近裂纹情况，断口附近磨损情 况、断口附近氧化或腐蚀情况；(3)对失效构件进行断口宏观特征观察记录，观察内容包括断面情况，源区特 征、扩展区特征、瞬断区特征，确定首先开裂件；在不能确定首先开裂件时，同时确定多个怀 疑开裂较早的构件；(4)对首先开裂件或怀疑开裂较早的构件，进行断口微观特征观察记录，观察内容 包括断口源区的微观形貌、断口扩展区的微观形貌、断口瞬断区的微观形貌；(5)对失效构件进行材质分析，并记录分析结果；(6)将以上获得的失效信息输入失效分析专家系统中的案例库维护模块，作为待 分析案例，并随机对待分析案例进行编号，但需注意，所编的号码不能与已有的案例编号相 重。之后用失效分析专家系统中的类比方法进行失效模式检测，失效分析专家系统给出与 需要分析的案例最相似的案例，以及需要分析案例的失效模式；(7)失效分析专家系统将需要分析案例各方面失效信息与最相似案例相对应方面 的失效信息进行对比；(8)根据对比结果确定是否需要补充获取失效信息，对需要补充的失效模式案例 的失效信息进行补充，对补充后的待分析案例，可用两种推理方法，一种是继续应用类比推 理的方法进行失效模式检测结果的验证；另一种是用失效分析专家系统中的规则推理方法 进行失效模式检测结果的验证；对不需要补充的失效模式案例，直接用失效分析专家系统 中的规则推理方法进行失效模式检测结果的验证；(9)失效分析专家系统最终给出需要分析案例的失效模式。对失效构件的失效基本情况(构件名称、所用材料、工作环境、载荷类型)、外观特 征(断口附近裂纹情况，断口附近磨损情况、断口附近氧化或腐蚀情况)、断口宏观特征(断 面情况，源区特征、扩展区特征、瞬断区特征)、断口微观特征(源区微观形貌、扩展区微观 形貌、瞬断区微观形貌)、材质检测结果(金相组织、硬度、力学性能)等失效信息进行观察、 检测，将得到的观察、检测结果输入到失效分析专家系统推理界面，利用该工具进行构件失 效模式检测和判断。实施例一传动锥齿轮经地面长时间试车后检查发现齿轮齿面局部剥落，并伴有条状擦伤痕 迹，需要判断检测齿轮的失效模式。首先对齿轮的失效分析进行调查、观察和测试，结果如 下零件名称齿轮材料类型18CrNi4A渗碳、渗氮钢材质分析结果材质合格载荷类型接触疲劳载荷裂纹微观扩展穿晶失效位置应力集中处热加工工艺模锻断口扩展区微观疲劳条带、二次裂纹环境-介质润滑剂外观特征剥落、小坑、磨损在用专家系统进行失效模式检测之前，首先要将该案例观察和测量的信息输入到 失效分析专家系统的案例库维护模块，作为待分析案例的信息存储，在系统集成界面(图 1)中进入“案例库和字典库维护”模块(图2)，点击“案例库维护”即可进入“案例库维护” 界面，将该案例的失效信息存储后，给该案例随机命名一个案例代码，以方便失效模式推理 过程中的应用，如该案例代码为153(图3)。点击图1中“类比推理系统”按钮，进入类比推理系统总界面(图4)，输入待分析 案例代码(图5)，点击进入类比推理系统，结果见图6，给出该案例的失效模式为接触疲劳。实施例二奥氏体不锈钢弹簧需要判断其失效模式。首先对弹簧的失效信息进行调查、观察 和测试，结果如下零件名称弹簧材料类型奥氏体不锈钢材质分析结果材质合格失效位置腐蚀造成的缺陷区断面宏观特征观察结果疲劳弧线断口微观特征观察结果扩展区为疲劳条带、泥纹花样，瞬断区为韧窝环境-介质腐蚀介质外观特征断裂、腐蚀坑利用跟案例1同样的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于失效分析专家系统的构件失效模式检测方法，其检测方法是，（１）采集失效构件的基本情况：构件名称、构件所用材料、构件工作环境、构件载荷类型；（２）对失效构件的外观特征进行观察记录：断口附近裂纹情况，断口附近磨损情况、断口附近氧化或腐蚀情况；（３）对失效构件进行断口宏观特征观察记录，观察内容包括：断面情况，源区特征、扩展区特征、瞬断区特征，确定首先开裂件；在不能确定首先开裂件时，同时确定多个怀疑开裂较早的构件；（４）对首先开裂件或怀疑开裂较早的构件，进行断口微观特征观察记录，观察内容包括：断口源区的微观形貌、断口扩展区的微观形貌、断口瞬断区的微观形貌；（５）对失效构件进行材质分析，并记录分析结果；（６）将以上获得的失效信息输入失效分析专家系统中的案例库维护模块，用失效分析专家系统中的类比方法进行失效模式检测，失效分析专家系统给出与需要分析的案例最相似的案例，以及需要分析案例的失效模式；（７）失效分析专家系统将需要分析案例各方面失效信息与最相似案例相对应方面的失效信息进行对比；（８）根据对比结果确定是否需要补充获取失效信息，对需要补充的失效模式案例的失效信息进行补充，用失效分析专家系统中的规则推理方法进行失效模式检测结果的验证；对不需要补充的失效模式案例，直接用失效分析专家系统中的规则推理方法进行失效模式检测结果的验证；（９）失效分析专家系统最终给出需要分析案例的失效模式。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新灵，白明远，陶春虎，胡春燕，张兵，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]