高低周载荷作用下微动寿命预测方法的研究

利用了在疲劳试验机上进行的高低周复合载荷作用下的微动疲劳损伤的试验结果,通过对试验和理论分析,提出了高低周载荷作用下微动疲劳寿命的预测公式,同时,提出了当量应力和摩擦功的计算方法。     

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。     

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.     

微动摩擦力的有限元分析

摩擦力作为影响微动疲劳的一个主要参数,对它的研究越来越被人重视。文章通过AN-SYS分析了摩擦系数对最大接触压力、VonMise应力和x方向拉应力的影响,得到了摩擦系数对微动疲劳的影响。结果表明摩擦系数越大,越容易产生裂纹,而且产生裂纹的范围也越大。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

高碳铬不锈钢泵阀材料的研究 Ⅱ.泵阀材料的腐蚀、磨蚀和腐蚀疲劳行为

对９Ｃｒ１８Ｍｏ和ＧＣｒ１５两种钢的腐蚀、磨蚀和腐蚀疲劳行为进行了实验研究．结果表明,在质量分数为２％～５％硫酸,１％盐酸,４０％硝酸,３．５％ＮａＣｌ水溶液和蒸馏水中,９Ｃｒ１８Ｍｏ的抗腐蚀性能优于ＧＣｒ１５;在含０．０２％与５％沙量的沙浆中,９Ｃｒ１８Ｍｏ的年磨蚀率低于ＧＣｒ１５的数值;在空气、蒸馏水和３．５％ＮａＣｌ水溶液中,９Ｃｒ１８Ｍｏ的疲劳裂纹扩展速率也低于ＧＣｒ１５．９Ｃｒ１８Ｍｏ和ＧＣｒ１５在中性水溶液中疲劳裂纹扩展均表现为氢脆机制．     

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。     

圆柱/平面径向微动磨损特性及其对疲劳寿命的影响

从微动磨损特性出发,建立圆柱/平面微动磨损分析模型,通过ANSYS计算接触面的接触应力状态和接触面的相对滑移量,得到接触面的接触半径和微动磨损状况.将微动磨损条件下的疲劳寿命划分为微动磨损阶段、疲劳裂纹萌生和裂纹扩展3个阶段,给出接触疲劳应力下3个阶段的疲劳寿命计算方法,结合圆柱/平面径向微动磨损实例进行疲劳寿命估算.结果表明,接触面的应力集中导致裂纹萌生点,将单次施载的磨损量工况下疲劳寿命进行比较,得出微动磨损使构件的疲劳寿命降低,无微动磨损下疲劳寿命约为107.     

Gerber抛物线在疲劳可靠性设计的应用研究

介绍了国际上五种简化疲劳极限应力(σm-σa)图,分析了Good man图、简化疲劳极限折线图、Soderberg直线图、Биргер抛物线图和Gerber抛物线图应用特点。针对Gerber抛物线在可靠性强度计算中疲劳极限的均值和标准差的计算,与实验数据比较符合,并对比折线方程的优点加以分析说明,为可靠性设计研究奠定了理论基础。