具有“滾動-滑動”接觸特征的微動疲勞機理分析.pdf

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

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

3、析了純滾動、純滑動以及“滾動-滑動”三種典型工況下微動疲勞裂紋萌生壽命和微動疲勞裂紋總體壽命；并進一步分析了接觸壓力、摩擦系數(shù)、載荷頻率對微動裂紋萌生及微動疲勞壽命的影響。 最后，對工程實際中的具有典型“滾動-滑動”特征的三種微動疲勞失效實例：燕尾榫聯(lián)接配合微動疲勞、軸承鋼球微動疲勞以及柱面-平面接觸微動疲勞進行了數(shù)值計算和仿真分析，并將分析計算結(jié)果并與實際失效進行對比分析，結(jié)果比較吻合。全文系統(tǒng)分析了微動振幅、法向壓力、以及摩