柴油機(jī)鋁合金機(jī)體緊固面微動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)方法研究.pdf

1、柴油機(jī)工作過(guò)程中，機(jī)體在螺栓預(yù)緊力和缸內(nèi)的作用下，其與主軸承蓋的緊固面上會(huì)產(chǎn)生微小位移的往復(fù)滑動(dòng)，即微動(dòng)。在微動(dòng)的作用下，機(jī)體緊固面會(huì)產(chǎn)生微動(dòng)疲勞，導(dǎo)致機(jī)體因萌生裂紋而失效。針對(duì)機(jī)體的微動(dòng)疲勞失效現(xiàn)象，本文采用實(shí)驗(yàn)研究、仿真模擬和理論研究的方法，系統(tǒng)的研究了機(jī)體的微動(dòng)裂紋萌生特性及破壞機(jī)理，得出了適用于機(jī)體微動(dòng)疲勞壽命的評(píng)估方法，主要工作內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)進(jìn)行了六組不同工況下的微動(dòng)疲勞實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，在試件接觸邊沿發(fā)生斷

2、裂失效，試件微動(dòng)疲勞壽命隨軸向載荷的增大而降低;微動(dòng)區(qū)可以明顯的分為滑移區(qū)、混合區(qū)和黏著區(qū)，微動(dòng)裂紋出現(xiàn)在混合區(qū)的概率較大。
　　(2)創(chuàng)建方足橋/試件組合結(jié)構(gòu)微動(dòng)疲勞仿真有限元模型，對(duì)比分析了二維、三維有限元模型的計(jì)算結(jié)果，分析表明，兩種模型的誤差在5％以內(nèi)。采用11種多軸疲勞參數(shù)對(duì)模型的微動(dòng)特性作出評(píng)估，基于Farris模型，擬合得出微動(dòng)疲勞壽命評(píng)估模型，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比可知，Ruiz模型的預(yù)測(cè)結(jié)果更接近于實(shí)驗(yàn)值。
　　(

3、3)首先，以損傷力學(xué)中的不可逆熱力學(xué)理論和凸函數(shù)理論為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出損傷演化本構(gòu)方程，得到了基于二重耗散勢(shì)函數(shù)的微動(dòng)疲勞損傷模型。然后，以Chaboche提出的非線性連續(xù)損傷(NLCD)模型為框架，將基于應(yīng)變的KBM參數(shù)引入到NLCD模型中，用KBM參數(shù)代替公式中的循環(huán)應(yīng)變幅來(lái)表征微動(dòng)特定工況下材料的本構(gòu)關(guān)系，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了一種新的評(píng)估方法。
　　(4)創(chuàng)建柴油機(jī)機(jī)體緊固面組合結(jié)構(gòu)的三維模型及有限元模型，對(duì)接觸面上的應(yīng)力等微動(dòng)