具有“滾動(dòng)-滑動(dòng)”接觸特征的微動(dòng)疲勞機(jī)理分析.pdf

1、微疲勞損傷廣泛存在于各種機(jī)械接觸變載荷作用的構(gòu)件上，如螺栓，軸承，鍵槽和榫槽等。微動(dòng)疲勞會(huì)加速受微動(dòng)作用構(gòu)件的接觸處表面及表層裂紋的萌生和擴(kuò)展，在微動(dòng)疲勞的早期階段裂紋生長(zhǎng)速率較高，導(dǎo)致了微動(dòng)條件下金屬構(gòu)件過(guò)早失效，大幅度降低長(zhǎng)壽命構(gòu)件壽命。因此，研究微動(dòng)疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展行為具有重要的實(shí)際意義。本文通過(guò)對(duì)具有“滾動(dòng)-滑動(dòng)”接觸特征的典型構(gòu)件進(jìn)行數(shù)值分析和仿真研究，探討微動(dòng)疲勞萌生機(jī)理及微動(dòng)疲勞壽命影響因素。 首先，針對(duì)微動(dòng)疲

2、勞的主要影響參數(shù)對(duì)微動(dòng)疲勞裂紋萌生應(yīng)力應(yīng)變情況進(jìn)行數(shù)值分析。提出了一種具有“滾動(dòng)-滑動(dòng)”微動(dòng)特征的微動(dòng)疲勞裂紋萌生的控制模型。該模型提供了復(fù)合滾動(dòng)微動(dòng)和滑動(dòng)微動(dòng)的主要影響因素的綜合控制參數(shù)，該參數(shù)能夠?qū)ξ?dòng)裂紋萌生的位置進(jìn)行預(yù)測(cè)。 其次，應(yīng)用斷裂力學(xué)的平均應(yīng)變法對(duì)微動(dòng)疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)典型的具有“滾動(dòng)-滑動(dòng)”特征的微動(dòng)接觸副的幾何結(jié)構(gòu)，建立了微動(dòng)接觸有限元模型；基于該計(jì)算模型能夠求得接觸表面的應(yīng)力場(chǎng)；通過(guò)修改相應(yīng)的接觸參數(shù)分

3、析了純滾動(dòng)、純滑動(dòng)以及“滾動(dòng)-滑動(dòng)”三種典型工況下微動(dòng)疲勞裂紋萌生壽命和微動(dòng)疲勞裂紋總體壽命；并進(jìn)一步分析了接觸壓力、摩擦系數(shù)、載荷頻率對(duì)微動(dòng)裂紋萌生及微動(dòng)疲勞壽命的影響。 最后，對(duì)工程實(shí)際中的具有典型“滾動(dòng)-滑動(dòng)”特征的三種微動(dòng)疲勞失效實(shí)例：燕尾榫聯(lián)接配合微動(dòng)疲勞、軸承鋼球微動(dòng)疲勞以及柱面-平面接觸微動(dòng)疲勞進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和仿真分析，并將分析計(jì)算結(jié)果并與實(shí)際失效進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果比較吻合。全文系統(tǒng)分析了微動(dòng)振幅、法向壓力、以及摩