45號鋼在不同應(yīng)力比循環(huán)載荷下的微動(dòng)疲勞特性.pdf

1、微動(dòng)疲勞存在比較普遍，是造成機(jī)械結(jié)構(gòu)中一些關(guān)鍵零部件失效的主要原因。微動(dòng)疲勞損傷在構(gòu)件接觸表面萌生裂紋并擴(kuò)展，降低了構(gòu)件的疲勞壽命，甚至造成災(zāi)難性的事故。
　　 實(shí)驗(yàn)研究了45號鋼，在不同應(yīng)力比軸向循環(huán)載荷下的微動(dòng)疲勞壽命和裂紋萌生特性。通過有限元數(shù)值計(jì)算，分析了接觸面的應(yīng)力強(qiáng)度、軸向應(yīng)力、橫向應(yīng)力、剪應(yīng)力等的分布特點(diǎn)及其對裂紋萌生特性的影響。主要工作和成果如下：
　　 1.設(shè)計(jì)了柱面橋腳微動(dòng)橋、加載螺頭及加載鋼圈等實(shí)驗(yàn)

2、裝置。實(shí)現(xiàn)了柱面-平面接觸的微動(dòng)疲勞實(shí)驗(yàn)。獲得了垂直載荷為2000 N，軸向循環(huán)載荷應(yīng)力比分別為0，0.25，0.5條件下，45號鋼微動(dòng)疲勞的S-N曲線。研究發(fā)現(xiàn)，軸向循環(huán)載荷應(yīng)力比大于等于0時(shí)，相同軸向循環(huán)載荷應(yīng)力幅下的微動(dòng)疲勞壽命，隨著軸向循環(huán)載荷應(yīng)力比的增大而降低。顯微觀察了微動(dòng)磨損面，磨損面存在大量平行于微動(dòng)方向的磨痕及微裂紋群、長裂紋、表面脫落、蝕坑等微動(dòng)磨損現(xiàn)象。分析了實(shí)驗(yàn)條件下的微動(dòng)磨損機(jī)理。測量了微動(dòng)疲勞斷裂裂紋位置。4

3、5號鋼在柱面-平面接觸條件下，微動(dòng)疲勞斷裂裂紋位置集中在試樣與微動(dòng)橋橋腳接觸中心區(qū)域，且偏于橋腳外側(cè)。
　　 2.建立了與實(shí)驗(yàn)微動(dòng)模型相同的有限元模型，獲得了與實(shí)驗(yàn)載荷一致的微動(dòng)模型的數(shù)值解。分析了接觸面應(yīng)力強(qiáng)度、軸向應(yīng)力、橫向應(yīng)力、剪應(yīng)力等的分布特點(diǎn)及其對裂紋萌生的影響。在接觸區(qū)域存在應(yīng)力集中，且最大應(yīng)力強(qiáng)度幅度在接觸區(qū)域偏于橋腳外側(cè)的位置。在軸向載荷的作用下，此位置應(yīng)變量最大，易于萌生裂紋。通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果斷裂裂紋位置的對比，