45鋼微動疲勞損傷及其壽命影響因素研究.pdf

1、微動疲勞損傷廣泛存在于各種機械構(gòu)件中，主要發(fā)生在兩接觸面且受交變載荷作用的構(gòu)件上，如螺栓，軸承，鍵槽和榫槽等。交變載荷引起的微動能促使疲勞裂紋在接觸面上早期萌生和加速擴展，最后導致構(gòu)件在大大低于材料疲勞極限，大大降低構(gòu)件的疲勞壽命，甚至造成災(zāi)難性事故。 本文通過45鋼微動疲勞實驗，對微動疲勞損傷機理及微動疲勞壽命影響因素進行了探討。首先對試樣在微動疲勞損傷不同階段的微動接觸區(qū)表面形貌及磨屑層進行了微觀觀察分析，結(jié)合摩擦系數(shù)等參數(shù)

2、，研究了試樣在微動疲勞損傷過程中損傷形式的演變過程及其損傷機理。其次運用接觸理論分析了接觸表面的應(yīng)力分布及接觸表面附近應(yīng)力場，并根據(jù)試驗微動接觸副的幾何結(jié)構(gòu)和接觸類型，建立微動接觸的有限元模型，采用該計算模型獲得了接觸表面的應(yīng)力分布及接觸表面附近的應(yīng)力場；結(jié)合相應(yīng)接觸參數(shù)分析了不同接觸壓力向交變軸載荷的極限情況(接觸壓力為120MPa，交變應(yīng)力幅240MPa)，獲得交變載荷下微動接觸的切向摩擦力f、相對滑移距離δ及最大拉伸載荷σT等值，

3、從而實現(xiàn)了微動接觸的數(shù)值分析。實驗方面，自主設(shè)計帶兩個微動橋的微動試驗裝置，實現(xiàn)了控制不同的垂直載荷，在軸向正弦交變載荷下可實現(xiàn)控制各種微動疲勞影響因素，如平均接觸壓力p、交變應(yīng)力幅Sa、切向摩擦力f及相對滑移幅δ。最后得到五種不同接觸壓力(0，30，60，90和120MPa)與七種不同最大軸向交變應(yīng)力幅(120，140，160，180，200，和240MPa)下45鋼S-N曲線；結(jié)果表明試樣疲勞壽命隨著N平均接觸壓力p增加而減小。對結(jié)