系泊失效分析的案例
ANSYS AQWA系泊分析：漂浮式海洋牧場養(yǎng)殖裝置系泊系統(tǒng)設(shè)計
2）分析系泊系統(tǒng)部分失效狀態(tài)下的性能，結(jié)果表明：受到最大張力的系泊線因意外斷裂時，其余錨鏈在生存工況下安全系數(shù)仍大于所規(guī)定的系泊安全系數(shù)，說明該系泊方案設(shè)計具有足夠的安全性。
本文原刊于《船舶工程》2022年第3卷；作者/馬勇等
系泊失效后漂浮式風(fēng)力機平臺動態(tài)響應(yīng)研究
穆安樂等[6]采用懸鏈線系泊系統(tǒng)，通過對平臺縱蕩和縱搖響應(yīng)進行分析，研究了風(fēng)浪聯(lián)合作用下系泊半徑、導(dǎo)纜孔位置和系泊長度等對平臺穩(wěn)定性及系泊受力的影響。潘甜[7]研究發(fā)現(xiàn)組合系泊系統(tǒng)可為浮式平臺提供更大的回復(fù)力。張亮等[8]將Spar平臺系泊改為包括錨鏈、重塊及彈性系泊的組合系泊，發(fā)現(xiàn)彈性系泊可有效降低平臺動態(tài)響應(yīng)與系泊張力，且彈性系泊的位置對結(jié)果無明顯影響。趙永生等[9]針對漂浮式風(fēng)力機可能遭遇到的極端惡劣海洋環(huán)境，通過極端載荷統(tǒng)計外推的方法得到了不同概率極端海況下張力腿平臺葉根受力情況。馬剛等[10]對某半潛式浮式風(fēng)力機開展氣動-水動-伺服-彈性耦合數(shù)值模擬，預(yù)報不同向變極端相干陣風(fēng)（ECD）工況與浪流耦合環(huán)境下系統(tǒng)的氣動和水動響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在9s左右所研究浮式風(fēng)力機的系泊張力最大，可能造成系泊線的斷裂，這是影響系泊安全的關(guān)鍵參數(shù)。
針對系泊失效下漂浮式風(fēng)力機浮動特性及動態(tài)響應(yīng)方面，亦有學(xué)者開展了相關(guān)研究。Bae等[11]建立了漂浮式風(fēng)力機氣動-水動-伺服-彈性-系泊全耦合模型，通過對半潛平臺系泊失效進行靜態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)因系泊失效引發(fā)的漂浮式平臺橫向受力不均產(chǎn)生的扭矩導(dǎo)致上部風(fēng)輪發(fā)生偏航。Yang等[12]基于FAST的漂浮式風(fēng)力機氣動-水動-系泊全耦合系統(tǒng)，對不同位置系泊失效下10MW多浮體平臺動態(tài)響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)系泊失效后平臺平動位移與轉(zhuǎn)動偏轉(zhuǎn)角均明顯增大，且剩余系泊張力增大了165%。胡超等[13]分析了極端海況下半潛平臺系泊失效后剩余系泊張力情況，發(fā)現(xiàn)系泊受力安全系數(shù)減小。施偉[14]研究了單根系泊失效下的半潛平臺動態(tài)響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)失效后平臺縱蕩穩(wěn)定性下降，響應(yīng)大幅增加。鄭侃等[15]進一步研究了多根系泊失效對半潛式平臺漂浮式風(fēng)力機動態(tài)響應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)迎風(fēng)浪側(cè)系泊失效，可能導(dǎo)致平臺出現(xiàn)傾覆。
展開 【浮體分析小品】一艘小躉船的系泊分析與校核
前幾個月做了一個小躉船的系泊分析，這里發(fā)個簡單介紹跟大家分享一下經(jīng)驗。
一、基本數(shù)據(jù)
躉船排水量30噸，如圖所示。
服役地點在中國南海中南部。委托方不能給出環(huán)境條件， 考慮到躉船服役期比較短，我根據(jù)以往經(jīng)驗和APIRP2SK的要求給出了一組設(shè)計條件：
有義波高Hs=4.30m
譜峰周期Tp=10.5s
使用Jonswap譜，Gamma值1.80
一小時平均風(fēng)速15m/s
流速0.93m/s
考慮到需要進行纜繩破斷計算，系泊系統(tǒng)設(shè)計成4X2，共8根，每包括兩跟系泊纜繩。
二、分析方法和流程
躉船水動力通過AQWA計算，系泊通過Orcaflex計算。系泊分析遵循API-RP-2SK規(guī)范進行，分為如下步驟：
1.使用AQWA-Line對平臺進行水動力計算，給出平臺的一階、二階波浪載荷，輻射阻尼、幅值相應(yīng)算子RAO。使用全QTF法得出全QTF矩陣，以便對比分析是否存在二階淺水效應(yīng)；
2.將AQWA-Line得到的水動力分析數(shù)據(jù)輸入到Orcaflex里面，建立系泊分析模型；
3.對比不同二階載荷分析方法計算結(jié)果，分析是否存在二階淺水效應(yīng)；
4.針對設(shè)計海況進行系泊 ，考慮到平臺本身和系泊系統(tǒng)的對稱性，計算環(huán)境來向角度分別為0°、45°、90°。風(fēng)浪流均為共線同一方向。根據(jù)API-RP-2SK推薦做法，每個工況進行5次不同波浪種子的計算，每次計算為3個小時。5次計算的平均值作為設(shè)計結(jié)果。分析工況包括平臺系泊系統(tǒng)完整工況及單根系泊纜破斷兩個主要工況。
三、分析結(jié)果
計算了三個環(huán)境來向作用下系泊系統(tǒng)完整、單根纜繩破斷狀態(tài)下系泊纜張力計平臺運動情況。
展開 【分析實例】南海淺水惡劣環(huán)境下單點FPSO系泊系統(tǒng)設(shè)計
圖1 不同配重重量對系泊纜恢復(fù)力特性影響
FPSO系泊系統(tǒng)采用分組布置，具體為4根系泊纜為一組，分為三組，整個系泊系統(tǒng)由12根系泊纜組成，單組中纜繩間距4°，每組纜繩間距108°。
圖2 系泊布置
根據(jù)ABS規(guī)范對于單點系泊系統(tǒng)系泊分析環(huán)境角度組合建議，對兩種系泊半徑系泊布置進行掃略分析。為了快速得到設(shè)計值，分析中采用Ariane作為分析軟件。計算結(jié)果表明：當FPSO壓載時纜繩張力較大；當系泊半徑為1200m時，纜繩張力載荷較小，F(xiàn)PSO位移較大。由于當前鋼鏈直徑已經(jīng)較大，處于安全系數(shù)考慮，系泊半徑1200m方案作為最終的系泊系統(tǒng)設(shè)計方案。
表2 兩個系泊系統(tǒng)掃略分析結(jié)果比較（系泊系統(tǒng)完整工況）
系泊半徑950m
系泊半徑1200m
系泊系統(tǒng)狀態(tài)
完整
完整
FPSO裝載狀態(tài)
滿載
壓載
滿載
壓載
最大偏移 [m]
26.7
20.9
31.30
23.70
最大張力[Tons]
1097.05
929.74
1007.63
887.92
最小安全系數(shù)
1.58
1.86
1.72
1.95
3.耦合分析
為了確保設(shè)計的系泊系統(tǒng)能夠滿足立管設(shè)計要求需進行立管-系泊系統(tǒng)耦合分析，選取典型工況分別使用Ariane 和Orcaflex進行分析。由于Arian并不能考慮纜繩動態(tài)響應(yīng)，在添加了動力放大系數(shù)進行修正后，纜繩張力結(jié)果與Orcaflex計算結(jié)果非常接近，但FPSO偏移值小于Orcaflex計算結(jié)果，因而有必要進行立管-系泊系統(tǒng)耦合計算來進一步的分析。
展開 
【系泊分析小品】半潛鉆井平臺橫撐的拖曳力線性化
在時域分析中，桿件的粘性力可以在各個時間步長內(nèi)就行求解，但在頻域內(nèi)，需要對Cd|u|項進行線性化處理，線性化處理的前提是要有給定的不規(guī)則波環(huán)境條件。
指定環(huán)境條件為Hs=3.0m，Tp=10s。
對平臺進行計算后比較升沉RAO如圖所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，桿件對于升沉的阻尼作用還是較為明顯的。
前文已經(jīng)說過，時域分析中可以完全考慮Morrison粘性力的作用，為何還要在頻域中進行計算？
從粘性載荷方程可以知道，不同海況下平臺運動速度不同，產(chǎn)生的阻尼作用也就不同。在設(shè)計階段，想要準確的掌握平臺運動性能，頻域運動分析是必不可少的。
另外，在立柱、浮箱中心軸線建立Morrison桿件，通過計算能夠估算出平臺大概的粘性阻尼，這些結(jié)果可以經(jīng)過換算后對水動力模型就行阻尼修正，這對于后續(xù)的分析也非常有幫助。
展開 【會議通知】全國第十屆航空航天裝備失效分析研討會暨第三屆全國非金屬失效分析學(xué)術(shù)會會議通知
【會議通知】全國第十屆航空航天裝備失效分析研討會暨第三屆全國非金屬失效分析學(xué)術(shù)會會議通知
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金屬韌性損傷材料失效模型應(yīng)用實例-Abaqus/Explicit鋼制管狀結(jié)構(gòu)多工況沖擊損傷失效分析 ￥49.9
在常溫狀態(tài)下，大多數(shù)工程金屬具有較高的韌性，這種情況下，材料的失效分析通常會使用韌性損傷漸進失效模型。
如下圖所示，該模型完整的定義了材料的彈性階段、塑性階段、損傷起始與損傷演化。材料承載經(jīng)歷彈塑性階段后達到損傷起始點a，繼續(xù)承載，損傷后的材料剛度折減，出現(xiàn)軟化，直到損傷參數(shù)D=1時，材料剛度退化為0，單元刪除。
韌性材料損傷漸進失效模型
工程案例：
鋼制管狀結(jié)構(gòu)多工況沖擊損傷失效分析
上圖案例中的分析工況按閱讀順序依次是：
沖擊質(zhì)量5kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度200m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度300m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度400m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度500m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度500m/s，桶厚20mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度400m/s，桶厚50mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度500m/s，桶厚50mm;
付費部分為鋼制管狀結(jié)構(gòu)多工況沖擊損傷失效分析案例的9種工況共計9個inp文件壓縮包+CAE 源文件壓縮包。
展開 分析 | 元器件失效分析方法
失效分析基本概念
定義：對失效電子元器件進行診斷過程。
1、進行失效分析往往需要進行電測量并采用先進的物理、冶金及化學(xué)的分析手段。
2、失效分析的目的是確定失效模式和失效機理，提出糾正措施，防止這種失效模式和失效機理的重復(fù)出現(xiàn)。
3、失效模式是指觀察到的失效現(xiàn)象、失效形式，如開路、短路、參數(shù)漂移、功能失效等。
4、失效機理是指失效的物理化學(xué)過程，如疲勞、腐蝕和過應(yīng)力等。
失效分析的一般程序
1、收集現(xiàn)場場數(shù)據(jù)
2、電測并確定失效模式
3、非破壞檢查
4、打開封裝
5、鏡驗
6、通電并進行失效定位
7、對失效部位進行物理、化學(xué)分析，確定失效機理。
8、綜合分析，確定失效原因，提出糾正措施。
1、收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)：
2、電測并確定失效模式
電測失效可分為連接性失效、電參數(shù)失效和功能失效。
連接性失效包括開路、短路以及電阻值變化。這類失效容易測試，現(xiàn)場失效多數(shù)由靜電放電（ESD）和過電應(yīng)力（EOS）引起。
電參數(shù)失效，需進行較復(fù)雜的測量，主要表現(xiàn)形式有參數(shù)值超出規(guī)定范圍（超差）和參數(shù)不穩(wěn)定。
確認功能失效，需對元器件輸入一個已知的激勵信號，測量輸出結(jié)果。如測得輸出狀態(tài)與預(yù)計狀態(tài)相同，則元器件功能正常，否則為失效,功能測試主要用于集成電路。
三種失效有一定的相關(guān)性,即一種失效可能引起其它種類的失效。功能失效和電參數(shù)失效的根源時常可歸結(jié)于連接性失效。
展開 【技巧分析】元器件失效分析方法
失效分析基本概念
定義：對失效電子元器件進行診斷過程。
1、進行失效分析往往需要進行電測量并采用先進的物理、冶金及化學(xué)的分析手段。
2、失效分析的目的是確定失效模式和失效機理，提出糾正措施，防止這種失效模式和失效機理的重復(fù)出現(xiàn)。
3、失效模式是指觀察到的失效現(xiàn)象、失效形式，如開路、短路、參數(shù)漂移、功能失效等。
4、失效機理是指失效的物理化學(xué)過程，如疲勞、腐蝕和過應(yīng)力等。
失效分析的一般程序
1、收集現(xiàn)場場數(shù)據(jù)
2、電測并確定失效模式
3、非破壞檢查
4、打開封裝
5、鏡驗
6、通電并進行失效定位
7、對失效部位進行物理、化學(xué)分析，確定失效機理。
8、綜合分析，確定失效原因，提出糾正措施。
1、收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)：
2、電測并確定失效模式
電測失效可分為連接性失效、電參數(shù)失效和功能失效。
連接性失效包括開路、短路以及電阻值變化。這類失效容易測試，現(xiàn)場失效多數(shù)由靜電放電（ESD）和過電應(yīng)力（EOS）引起。
電參數(shù)失效，需進行較復(fù)雜的測量，主要表現(xiàn)形式有參數(shù)值超出規(guī)定范圍（超差）和參數(shù)不穩(wěn)定。
確認功能失效，需對元器件輸入一個已知的激勵信號，測量輸出結(jié)果。如測得輸出狀態(tài)與預(yù)計狀態(tài)相同，則元器件功能正常，否則為失效,功能測試主要用于集成電路。
三種失效有一定的相關(guān)性,即一種失效可能引起其它種類的失效。功能失效和電參數(shù)失效的根源時?？蓺w結(jié)于連接性失效。在缺乏復(fù)雜功能測試設(shè)備和測試程序的情況下，有可能用簡單的連接性測試和參數(shù)測試方法進行電測，結(jié)合物理失效分析技術(shù)的應(yīng)用仍然可獲得令人滿意的失效分析結(jié)果。
展開 熱分析技術(shù)在PCB失效分析的應(yīng)用
由于PCB高密度的發(fā)展趨勢以及無鉛與無鹵的環(huán)保要求，越來越多的PCB出現(xiàn)了爆板、分層等各種失效問題。本文首先介紹DSC、TGA與TMA等熱分析技術(shù)，然后結(jié)合PCB的典型的失效分析案例，介紹這些分析技術(shù)在實際的案例中的應(yīng)用。PCB失效機理與原因的獲得將有利于將來對PCB的質(zhì)量控制以避免類似問題的再度發(fā)生
熱分析技術(shù)在PCB失效分析的應(yīng)用.pdf
案例分析 | 光伏組件背板常見失效原因分析
背板常見的失效形式
未經(jīng)實驗室檢測和戶外驗證的低質(zhì)量背板必然會導(dǎo)致組件故障率越來越高。開裂和失效的背板會嚴重影響組件的性能和安全性，甚至?xí)鸾M件電氣失效，從而造成安全危害和潛在的接地故障。
背板材料失效對組件的影響以及后果
（一）層間剝離強度不達標、脫層
可能形成原因：內(nèi)層電暈處理不夠；涂膠工藝穩(wěn)定性問題；層間膠黏劑粘結(jié)強度不夠；背板熟化條件不達標。該類問題會導(dǎo)致組件密封及防水性能降低，嚴重影響組件的安全絕緣性能。
（二）背板變黃
可能形成原因：在強UV光照射下，UV光穿透EVA，對膠層聚胺酯產(chǎn)生破壞，產(chǎn)生C-C共厄雙鍵有色基團；當膠層降解后，UV直接照射到PET層，導(dǎo)致PET分子鏈降低，出現(xiàn)粉化現(xiàn)象，導(dǎo)致機械性能下降，絕緣失效，嚴重情況可導(dǎo)致背板開裂。
（三）背板分層
可能形成原因：膠水水解或膠未固化。該類問題會嚴重影響組件密封及防水等性能，使組件的安全絕緣性能等大大降低，嚴重影響組件使用壽命。
（四）背板開裂
可能形成原因：組件使用背板材料不合格，內(nèi)層PET耐候性能較差。該類問題會導(dǎo)致組件密封及防水性能降低，嚴重影響組件的安全絕緣性能。
國高材分析測試中心可提供光伏組件背板全生命周期整體解決方案，如剝離強度、尺寸穩(wěn)定性、水汽透過率、透光率和失效分析等。
展開 液壓閥失效分析及消除措施
定期對液壓油進行抽樣檢查，分析其清潔度，如已經(jīng)不符合要求，必須立即更換，更換新的液壓油前，必須對整個液壓系統(tǒng)進行徹底清洗。
整車線束失效解決案例分析
本文從線束的制造、運輸及整車的裝配和車輛后續(xù)的使用等各個環(huán)節(jié)對線束的失效進行整理，并對典型問題剖析。按失效模式可以分為線束制造失效、整車裝配失效、耐久性失效等幾大類。
2.2 汽車線束失效方式
2.2.1 線束制造失效
線束主要由導(dǎo)線、端子、接插件、包裹物、卡釘和線槽支架等構(gòu)成，不規(guī)則零部件的構(gòu)成從而注定了線束制造是一種自動化程度較低、勞動密集型產(chǎn)業(yè)。眾多的人工操作影響了線束標準化，因此線束制造過程中的失效是一種隨機、不可控的失效方式。
如下表1是線束在制造過程中較常見的失效方式，需在制造的各個環(huán)節(jié)保證線束的制造質(zhì)量。機械設(shè)備設(shè)定合理的規(guī)格參數(shù)，人工操作建立標準化操作及比對面板，最后對線束進行抽查全方位檢測而保證線束的制造質(zhì)量。
2.2.2 汽車裝配失效
線束在實車上的布置依據(jù)整車裝配工藝會被打散成多個部分，從而提高了可裝配型和可維修性。但同時線束接口及定位件的增多意味著失效的概率增加，本部分結(jié)合整車在裝配環(huán)節(jié)出現(xiàn)的失效案例進行分類匯總，以提高線束的裝配可靠性。
如上圖3可以看出線束的裝配從總裝內(nèi)飾工位幾乎持續(xù)到終裝工位，跨度非常大，同時接觸區(qū)域較多。結(jié)合其失效方式及表現(xiàn)形式大致分為如下幾類：
固定性失效為線束本身的定位件在固定孔位或扎帶處脫落，此類失效不影響功能，不影響整車使用。
功能性失效是一種比較嚴重的失效方式，會引起整車某個功能的缺失，嚴重的將影響到車輛行駛及駕駛者的安全。
外觀性失效是一種影響客戶感知的失效形式。
展開 滾動軸承的失效分析及防治方法 附滾動軸承的分析方法萬長森下載
造成滾動軸承生銹腐蝕失效的原因很多，主要有：水、腐蝕性物質(zhì)(漆、煤氣等)的侵入，潤滑劑不合適，由于水蒸氣的凝結(jié)而附有水滴，高溫多濕時停轉(zhuǎn)，運輸過程中防銹不良，保管狀態(tài)不合適，使用不合適等。
解決的方法有：改善密封裝置，研究潤滑方法，停轉(zhuǎn)時的防銹措施，改善保管方法，使用時要加以注意。
除上述常見的失效形式外，滾動軸承在實際運行中還有很多的失效形式，有待我們進一步的分析研究。綜上所述，從軸承常見失效機理與失效模式可知，盡管滾動軸承是精密而可靠的機構(gòu)基礎(chǔ)體，但使用不當也會引起早期失效。
一般情況下，如果能正確使用軸承，可使用至疲勞壽命為止。軸承的早期失效多起于主機配合部位的制造精度、安裝質(zhì)量、使用條件、潤滑效果、外部異物侵入、熱影響及主機突發(fā)故障等方面的因素。
因此，正確合理地使用軸承是一項系統(tǒng)工程，在軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造和裝機過程中，針對產(chǎn)生早期失效的環(huán)節(jié)，采取相應(yīng)的措施，可有效地提高軸承及主機的使用壽命。
下載地址：滾動軸承的分析方法萬長森
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