第1页，共23页，星期日，2025年，2月5日§2－1概述一.失效的定义及其失效的类型1.定义：失效是零件的几何尺寸、几何形状、金相组织、性能发生变化而致使零件不能完成规定的功能。失效：损坏，丧失工作能力性能衰退，虽能工作，但不能圆满完成工作呈现出失效的可能性，继续工作会招致严重后果2.失效的分类失效类型失效形式变形a.弯、扭变形b.拉长c.胀粗d.弹性永久变形e.蠕变断裂a.冲击断裂b.腐蚀断裂c.疲劳断裂表面损伤a.磨损b.表面疲劳c.表面腐蚀第2页，共23页，星期日，2025年，2月5日3.零件失效的原因1）内因：导致失效的物理、化学或机械过程，即失效的机理2）外因：a.时间b.应力－物理退化的诱因。（驱动应力和环境应力）4.异常失效的原因1）结构设计不合理2）早期间隙放大0.01mm，汽车寿命减少1万公里3）加工、热处理、材料质量等问题4）装配问题5）使用维护不当造成的问题二.几种失效形式的基本概念1.变形失效1）弹性变形：由于发生过大的弹性变形而造成零件的失效弹性变形的因素：a.材料的承载面积（几何尺寸）；b.材料的弹性模量第3页，共23页，星期日，2025年，2月5日2）塑性变形：受力、外力撤去后，变形不能恢复，是零件的承受工作能力超过材料屈服强度的结果。因素：零件截面大小、安全系数、材料的屈服强度3）蠕变：工作温度达到材料熔点温度的30％～40％，在受力下出现的塑性变形。2.断裂失效（占零件总失效数的15％～20％）1）塑性断裂：a.纤维状断裂－拉应力b.剪切断裂－扭应力特征：断裂前有明显的塑性变形，其纤维状断裂的特征是断口呈杯锥状，剪切断裂断口的特征呈斜45°。[见图]2）脆性断裂：断裂前变形量很小特征：拉断、剪断时断口较平整，压断、扭断时断口呈斜45°。[见图]易在低温时断裂第4页，共23页，星期日，2025年，2月5日3）疲劳断裂承受交变载荷的零件，在应力低于屈服强度情况下出现的瞬断。a.高周疲劳断裂：受应力小于屈服极限，循环次数大于104次。b.低周疲劳断裂：受应力大于屈服极限，循环次数小于104次。特征：断口呈一个源两个区裂纹源：材料、加工等缺陷引起应力集中，在应力集中处首先产生裂纹。两个区：a.平滑扩展区：裂纹不断向深处扩展，由于反复挤压而呈平滑光洁，像瓷器一样光亮，且有明显的前沿线；b.最后断区：实际应力大于强度时发生瞬断，粗糙且灰暗断口分析：前沿线发展不均匀，可能有偶然超载；瞬断区面积大小可以反映断裂时承受的应力；是否有裂纹源，查看材料的使用正误。3.表面损伤失效（占70％～75％）1）磨损：磨料磨损粘着磨损微动磨损2）表面疲劳磨损3）腐蚀失效第5页，共23页，星期日，2025年，2月5日§2－2汽车零件磨损失效的形式及机理一.摩擦理论1.经典的摩擦理论对于两个物体直接接触的摩擦a.摩擦力与正压力成正比b.摩擦系数是一个常数c.摩擦力的大小与接触面积无关d.摩擦系数与速度无关缺陷：实际上，速度提高时，摩擦系数会降低；对双弹性材料不适用；正压力增大时，产生塑性变形而摩擦；汽车高速行驶时，车轮与路面的附着系数会降低，因此高速刹车、制动距离会增大。2.现代摩擦理论1）摩擦的分子理论：分子的引力和亲合力作用而引起摩擦。由分子理论可得：