LZ50单轴微动疲劳特性研究

研究了轮轴钢LZ50在单轴微动疲劳条件下的应力-应变滞后回线,微动区的磨损特征及断口和截面形貌;分析讨论了磨屑的形成与演变过程及微动疲劳失效机制。结果表明,LZ50在单轴微动疲劳过程中消耗的塑性不可逆功少,微动损伤机制为粘着磨损、磨粒磨损,并伴有氧化磨损。磨损过程中基体材料脱落、破碎、氧化形成磨屑,其中的硬质氧化物颗粒促进了材料表面的磨粒磨损,加速了疲劳失效过程。微动疲劳裂纹萌生区的宽度大约为100μm,失效断裂面垂直载荷方向。     

LZ50钢列车车轴表面开裂机理研究

采用光学金相、X射线能谱仪、扫描电子显微镜等手段对出现开裂的LZ50钢列车车轴整体及裂纹部位进行系统分析,发现轴表面裂纹源处存在许多腐蚀坑,坑内腐蚀产物含有Cl和O元素,坑底存在较多沿轴周向分布的微裂纹。结果表明,较强的腐蚀性物质使轴颈卸荷槽部位轴表面形成较深腐蚀坑,使该区域极易产生应力集中,从而引起车轴表面开裂。     

基于实测应变的钢桥面板疲劳寿命分析

为评估钢桥面板的疲劳寿命,在某大桥钢箱梁1/4跨截面的顶板与U肋连接焊缝处和横隔板弧形缺口处布置应力测点,进行24 h疲劳应力监测。根据实测数据,利用雨流计数法计算得到疲劳应力谱,并基于BS 5400规范对各应力测点的疲劳损伤状态进行评估。结果表明：横隔板弧形缺口周边测点的应力水平相对较高;各应力测试点以低幅值应力循环为主,其中应力幅为2~10 MPa的循环次数占90%以上,但最大应力幅值均超过了BS 5400规范规定的产生疲劳损伤的极限值。疲劳寿命分析表明,顶板与U肋纵向连接焊缝过焊孔处易产生靠近顶板部位的疲劳裂纹,横隔板与U肋腹板连接焊缝的疲劳寿命较低。     

微动疲劳损伤机理数值分析与实验研究

针对机械结构中广泛存在的微动疲劳问题进行数值分析和实验研究。应用有限元法对微动疲劳接触区的应力场分布进行了定量分析。进一步开展了实验研究,设计了微动疲劳实验系统,进行了微动疲劳实验。综合有限元分析和实验结果发现,滑移区和黏着区交界处的应力场存在突变,微动疲劳裂纹即在这一区域萌生,微动疲劳寿命随着接触载荷的增大而增大。     

高周载荷作用下微动疲劳寿命的预测方法

本文在试验结果和理论分析的基础上，提出了高周载荷作用下微动疲劳寿命的预测公式．     

LY12CZ铝合金微动疲劳特性研究

选用LY12CZ铝合金材料作为研究对象,以试验为基础,研究了LY12CZ铝合金的微动疲劳特性。结果表明:在运行工况微动图中,接触压力是影响接触区面积分布的最主要因素。在材料响应微动图中,微动区域的破坏形式完全依赖于循环次数。LY12CZ铝合金的微动磨损机理包括表面划伤和粘着、磨屑的形成、氧化物形成三个阶段,而微动疲劳损伤包括划痕的产生、微裂纹的形成、氧化颗粒的出现、裂纹从蚀坑底部产生四个过程。     

微动对车轴钢疲劳性能的影响

针对铁道轮轴间微动损伤的特点,设计了能够模拟过盈连接在旋转弯曲载荷下微动损伤问题的试样轴和试样套管.在实物车轴的特定位置切割试样,加工制作了常规疲劳试样和微动疲劳试样,并采用温差法组装微动疲劳试样的轴和套管,然后借助四点旋转弯曲疲劳试验机,通过单点法试验得出了该车轴钢的常规疲劳寿命(S-N)曲线和微动疲劳寿命曲线.结果表明,微动显著降低了车轴钢的疲劳极限,并且微动疲劳试样均在轴套配合的边缘断裂.     

循环载荷下缺口板弹塑性应变分布测定

用电测法测定了带有中心圆孔矩形铝合金（ＬＹ－１２－ＣＺ）板在循环载荷作用下横截面的弹塑性应变分布，同时测定了循环载荷下孔边应力──应变回线，弹塑性应变集中系数Ｋε和应力集中系数Ｋσ，并和四种近似公式的计算结果进行了比较。发现在循环加载情况下用电测法绘制载荷──应变回线，并根据回线出现畸变的现象，可以灵敏的检测裂纹的萌生和早期扩展。     

多点微动疲劳实验的设计

为防止微动疲劳事故发生,工程上亟需对多点微动疲劳进行实验测试。根据Hertz接触理论得到接触半径,再利用有限元软件PATRAN和NASTRAN计算分析3点球压微动下试件应力场的分布,发现接触区域应力分布差别很大,验证了单点微动理论不适用于多点微动情况。基于此,开发出微动实验平台、多点球微动实验设备及多点面微动实验设备。结果表明,该实验系统具有较高的精度(<1μm),可用于模拟各类固定连接件的微动疲劳实验。     

含钒HSLA钢的应变疲劳裂纹扩展行为研究

本文采用恒载荷法对含钒HSLA钢在不同显微组织状态下的应变疲劳裂纹扩展速率进行了测定。研究了疲劳裂纹扩展速率与钢的显微组织间的相互关系。     

多轴微动疲劳损伤行为

通过柱面对柱面的接触方式,对35CrMoA钢在拉扭复合载荷作用下的低周微动疲劳特性进行研究,并采用光学显微镜和扫描电子显微镜对微动疲劳试样的微动斑和断口形貌进行观察,讨论分析了微动摩擦磨损对材料微动疲劳失效行为的影响。结果认为,微动区产生的氧化物磨屑加剧了表层材料的磨损,微动摩擦还促使疲劳裂纹源加速萌生,最终使材料在微动摩擦磨损区边缘断裂失效。     

螺栓紧固铝板的微动疲劳寿命分析

以螺栓紧固铝板为研究对象,应用固体力学中的有限元分析理论对疲劳荷载作用下的螺栓紧固铝板进行分析计算,找出最大应力和最大位移所在位置,并在此基础上分别采用Miner疲劳损伤理论和有限元软件中的疲劳分析模块进行疲劳寿命分析及裂纹扩展寿命分析,且与已有实验进行对比,从而为螺栓紧固铝板的正确和安全使用提供了可靠的依据。     

一种新的微动疲劳极限估算方法

对微动疲劳极限的估算方法进行了评述,并提出了一种新的微动疲劳极限估算方法;与其它方法的不同之处在于它把多轴疲劳强度估算方法引入微动疲劳强度的估算之中,同时考虑了磨损损伤的影响。     

LZ63和LZ113合金板材室温力学性能与显微组织演变

采用熔铸、均匀化、热轧和冷轧方法制备了新型Mg-6Li-3Zn和Mg-11Li-3Zn合金板材.研究了合金的室温力学行为、热轧组织与热轧脱锂现象.两种合金的室温抗拉强度和拉断真应变分别为208MPa,0.13和170 MPa,0.375.真应力-真应变曲线表明Mg-6Li-3Zn合金室温变形发生加工硬化,而Mg-11L...     

接触压力对微动疲劳强度的影响

研究了接触压力对微动疲劳强度的影响,结果表明,微动疲劳极限随接触压力的增加而下降,当下降到一定程度时即保持不变.这是由于起初随着接触压力增大,磨损损伤加剧,导致微动疲劳强度下降.当接触压力增加到一定程度后.由于滑移幅度的减小使得表面损伤减轻,而此时,微动疲劳极限处的最大交变应力很低,裂纹扩展的应力强度因子低于疲劳裂纹扩展的门槛值.因而.微动疲劳极限随着接触压力的增大变化不大.     

内燃机微动疲劳损伤的试验与仿真研究

本文针对内燃机机体隔板与主轴承盖螺栓紧固连接处的微动疲劳问题展开研究工作。通过对主轴承盖所受载荷模式的分析,设计了内燃机微动疲劳实验系统及相关实验方法,进行了内燃机典型紧固结构微动疲劳等效模型实验。结合对螺栓连接紧固面接触应力场分布的有限元分析结果,研究了主轴承盖与机体隔板紧固面微动疲劳失效机理。研究表明,螺栓预紧力和主轴承盖所承受的附加扭转力矩是影响机体隔板与主轴承盖紧固连接微动疲劳的主要因素,附加翻转力矩的波动使接触区的接触状态不断变化,导致接触区表面的损伤;通过增加螺栓预紧力有助于减缓机体隔板与主轴承盖紧固连接的微动疲劳损伤。     

聚丙烯纤维混凝土单轴受压疲劳寿命分析

为研究聚丙烯纤维混凝土（PFRC）单轴受压疲劳寿命,考虑聚丙烯纤维的长径比和体积分数两种因素,共制作180个试块,考察聚丙烯纤维混凝土的疲劳破坏形态,阐明变形规律,建立疲劳强度和疲劳寿命方程. 研究表明,聚丙烯纤维混凝土疲劳破坏形态分为劈裂破坏、楔形破坏和剪切破坏三种,试块的破坏断面上可以分为疲劳源区、疲劳裂缝稳定扩展区和瞬时断裂区三个区域;在聚丙烯纤维长径比为280、体积分数为0.2%时疲劳性能提升最明显,疲劳强度相较于素混凝土提高33.83%;建立了含纤维特征参数的疲劳方程,可以较好地描述疲劳应力水平、疲劳寿命、失效概率、纤维特征参数之间的关系,为工程中承受重复动荷载的聚丙烯纤维混凝土结构设计及分析提供相应的依据.