微動疲勞強度及壽命估算研究.pdf

1、本文以通用有限元分析軟件ANSYS為工具，計算了微動接觸應力的分布，研究了磨損對微動疲勞裂紋萌生的影響，設計了微動磨損試驗裝置，提出了基于斷裂力學方法的微動疲勞壽命估算方法，擬為航空結構安全性提供技術支持。主要研究結論如下： (1)結合微動疲勞實驗裝置，用ANSYS有限元分析軟件建立計算模型，驗證了所建模型的正確性，計算了微動接觸應力的分布，計算結果表明：名義接觸壓力與摩擦因數(shù)一定時，隨著循環(huán)載荷的增大，接觸面上粘著區(qū)、滑動區(qū)

2、和張開區(qū)發(fā)生變遷，其中粘著區(qū)不斷減小，而滑動區(qū)和張開區(qū)不斷增大，拉應力與剪應力在粘/滑交界處存在突變，擴展性裂紋將在這一區(qū)域萌生；固定循環(huán)載荷及名義接觸壓力時，隨著摩擦因數(shù)的減小，粘著區(qū)減小，滑動區(qū)增大，而張開區(qū)幾乎不變，拉應力與剪應力較大的突變出現(xiàn)在粘/滑交界處，擴展性裂紋仍萌生在該位置，并隨摩擦因數(shù)減小向內(nèi)側移動；循環(huán)載荷及摩擦因數(shù)一定時，隨著名義接觸壓力的增大，粘著區(qū)和張開區(qū)減小，而滑動區(qū)呈現(xiàn)出先增大后減小特征，拉應力與剪應力分布

3、較大突變的粘/滑交界區(qū)向接觸面外側移動，此處仍是裂紋萌生幾率最大的位置之一，另外在滑/張開交界處拉應力與剪應力由于同樣存在較大的突變，此處也是擴展性裂紋易萌生的區(qū)域。 (2)提出了基于斷裂力學基礎的微動疲勞裂紋擴展壽命估算方法，其關鍵是求得接觸面上的接觸力p(x)和f(x)的分布，用ANSYS有限元軟件可以計算出接觸力的分布，并用所提出的微動疲勞裂紋擴展壽命估算方法估算了擴展壽命為主的微動疲勞試驗，估算結果與實驗結果相當吻合，