涂層參數(shù)對圓柱-平面微動疲勞壽命的影響.pdf

1、微動疲勞廣泛存在于工業(yè)生產(chǎn)中，由微動現(xiàn)象引起的構(gòu)件疲勞縮短了構(gòu)件的裂紋萌生及其擴展時間，降低微動構(gòu)件的服役壽命，進一步導致難以預估的財產(chǎn)損失。隨著人類認識的進步和技術(shù)水平的不斷提高，表面工程技術(shù)被普遍應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域。為了降低材料的磨損和減少裂紋的形成，對微動試件表面進行涂層處理，以期延長使用壽命。本文以圓柱/平面微動墊為研究對象，建立帶有涂層的微動疲勞有限元分析模型。借助數(shù)值模擬，討論了微動疲勞試件涂層表面的接觸應(yīng)力，分析涂層厚度、

2、涂層與微動試件材料的彈性模量之比以及摩擦系數(shù)對圓柱微動墊模型的疲勞壽命的影響。本文的研究內(nèi)容和成果有以下幾個方面：
　　（1）在ABAQUS中建立了圓柱微動墊試件和平面試件的有限元模型，基于Hertz接觸理論，使建立的模型誤差保持在理想的誤差范圍內(nèi)，驗證了有限元結(jié)果的精確性，減小了誤差，更具說服力。然后基于此模型建立了帶有涂層的微動疲勞模型。
　?。?）研究了涂層厚度、涂層與微動試件材料的彈性模量之比以及摩擦系數(shù)對涂層接觸區(qū)

3、域應(yīng)力場的影響。隨著涂層厚度的增加，涂層表面接觸區(qū)域切向應(yīng)力增大，沿y軸的Mises應(yīng)力先增加，在涂層的界面處Mises應(yīng)力值發(fā)生較大的突變，導致Mises應(yīng)力垂直降低，降低到一定程度后又緩慢減小，應(yīng)力梯度（突變量）增大，沿涂層表面切向剪切應(yīng)力先增加后減小，接觸半寬a減?。煌繉优c微動試件材料的彈性模量之比越大，涂層表面法向接觸應(yīng)力峰值越大，沿y向的Mises應(yīng)力存在突變，突變量也增大，最大剪應(yīng)力隨之增大，微動區(qū)域接觸半寬a也減??；隨著摩

4、擦系數(shù)的增大，涂層微動疲勞接觸表面和涂層平面試件界面處的剪應(yīng)力峰值均增大，微動區(qū)域接觸半寬 a基本保持恒定。
　?。?）基于臨界面法的SWT微動疲勞壽命預測模型，分析涂層厚度、涂層與微動試件材料的彈性模量之比以及摩擦系數(shù)對研究對象疲勞壽命的影響。隨著涂層厚度的增加，涂層圓柱墊與平面試件的微動疲勞壽命也增加；隨著涂層與微動試件彈性模量之比的增大，涂層圓柱墊與平面試件的微動疲勞壽命隨之減??；隨著摩擦系數(shù)的增大，涂層圓柱墊與平面試件微動