本文關鍵詞：接觸面對微動疲勞壽命的影響研究

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【摘要】：絕大多數(shù)的機械零部件,都是在交變載荷下工作的,而微動疲勞普遍存在機械構(gòu)件中,如銷釘聯(lián)接、螺栓和燕尾榫等。在航空工業(yè)、核工業(yè)等工業(yè)重要部門,微動疲勞是一些配合零部件的失效的主要原因之一。與普通疲勞相比,在微動疲勞中,由于微動磨損的作用加速了材料的損傷,使得整個零件疲勞失效,甚至嚴重造成人員傷亡。因此對于微動疲勞壽命的研究有一定的意義。本文通過研究不同接觸面積在等幅載荷下的微動疲勞壽命和裂紋萌生機理,并借助有限元和實驗對其進行較為全面的分析。本文的主要研究的成果如下:首先設計了燕尾榫結(jié)構(gòu)的微動實驗試樣,實現(xiàn)了平面-平面的接觸形式,試樣的緊湊型增加了試樣的剛性,提高了加載頻率,提升了實驗的效率。其次建立不同接觸面積的微動疲勞有限元模型,接觸面面積分別為31.8mm~2、35.3mm~2、38.8mm~2。運用大量的有限元計算,分析了三種接觸面積下的接觸面的應力強度、X方向應力、Y方向應力、剪切力、應變、應力幅等的分布特點對裂紋萌生和擴展的影響。研究表明,在接觸區(qū)域中,最大應力強度出現(xiàn)在榫槽接觸面的末端,接觸面積越小,應力幅越大,同時確定了裂紋萌生點和擴展方向。最后通過諧振式高頻疲勞試驗機,使燕尾榫試樣在最大載荷5KN和最小載荷1KN之間進行疲勞實驗,得到了在不同接觸面積下,各試件的微動疲勞壽命和裂紋的萌生和位置方向。與有限元分析一致,同時獲得了S-N微動疲勞壽命曲線。從有限元分析結(jié)合實驗,分析了接觸面大小對微動疲勞特性的影響,并定量分析了接觸面積與最大應力幅之間的關系,從實驗得到的S-N微動疲勞壽命曲線可以通過應力幅,確定了接觸面積與壽命的關系。還可以通過其它結(jié)構(gòu)形式結(jié)合接觸面積對微動疲勞更加細化的進行定量研究。
【關鍵詞】：微動疲勞 疲勞壽命 接觸面積 燕尾榫
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH114
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符號說明10-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 課題背景與意義13-14
• 1.1.1 基本概念13
• 1.1.2 研究意義13-14
• 1.2 微動疲勞的發(fā)展及展望14-17
• 1.2.1 微動疲勞的發(fā)展歷程14-15
• 1.2.2 微動疲勞影響因素15
• 1.2.3 微動疲勞的研究模型15-16
• 1.2.4 微動疲勞與微動磨損的關系16-17
• 1.2.5 微動疲勞的未來進展17
• 1.3 本文研究內(nèi)容17-19
• 第2章 微動磨損的機理19-25
• 2.1 早期研究19-21
• 2.2 微動磨損理論的進展21-22
• 2.3 微動疲勞裂紋萌生位置的預測22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 第3章 微動疲勞實驗試樣設計25-35
• 3.1 微動模型25-26
• 3.2 微動試樣設計26-29
• 3.3 對于接觸面的強度設計和加載的載荷設計29-31
• 3.4 試驗裝置的裝配與模型31-33
• 3.5 本章小結(jié)33-35
• 第4章 模型建立和接觸應力有限元分析35-71
• 4.1 接觸問題的有限元分析35-38
• 4.1.1 Hertz接觸理論35-36
• 4.1.2 ANSYS中的接觸應力分析36-38
• 4.2 模型建立38-40
• 4.3 不同接觸面積下微動模型的應力分析40-43
• 4.4 接觸面應力強度和應力強度幅度43-52
• 4.5 接觸面X、Y、XY方向應力分布情況52-62
• 4.6 接觸面應變和應力曲線圖62-65
• 4.7 裂紋擴展方向的判斷65-69
• 4.8 本章小結(jié)69-71
• 第5章 接觸面對微動疲勞壽命的實驗研究探討71-79
• 5.1 實驗方法與原理71-72
• 5.1.1 實驗方案71
• 5.1.2 實驗原理71-72
• 5.2 實驗結(jié)果和討論72-78
• 5.2.1 試樣磨損的探討72-75
• 5.2.2 微動疲勞裂紋斷裂75
• 5.2.3 不同接觸面積下的疲勞壽命探討75-78
• 5.3 本章小結(jié)78-79
• 第6章 研究結(jié)果與展望79-81
• 6.1 研究成果79
• 6.2 創(chuàng)新點79-80
• 6.3 展望80-81
• 附錄81-83
• 參考文獻83-86
• 致謝86-87
• 攻讀學位期間參加的科研項目和成果87

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1 彭金方;朱e

本文編號：969039