本文關(guān)鍵詞：18CrNiMo7-6合金鋼的彎曲微動疲勞特性研究

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【摘要】：微動疲勞是一類伴隨著微動磨損的疲勞強度和疲勞壽命問題,它能促使裂紋提前萌生并擴展,致使材料過早失效破壞。微動疲勞現(xiàn)象普遍存在于機械、交通、電力、航空航天、核反應堆等工業(yè)領(lǐng)域中的各類緊固配合構(gòu)件中,是很多關(guān)鍵零部件失效破壞的主要原因之一。本論文以18CrNiMo7-6合金鋼材料作為研究對象,通過系統(tǒng)的彎曲微動疲勞試驗研究,深入分析了該材料的彎曲微動疲勞特性,旨在為其工程實際應用提供一定的理論指導和參考。論文的試驗部分是在自主設(shè)計的彎曲微動疲勞試驗臺上開展的,試驗選用的接觸模式為圓柱/圓柱正交點接觸。通過系統(tǒng)的試驗分析,建立了18CrNiMo7-6合金鋼材料的彎曲微動疲勞S-N曲線,然后在此基礎(chǔ)上,使用掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、電子探針(EPMA)等微觀分析檢測設(shè)備,對材料接觸區(qū)域的損傷形貌、斷口形貌、裂紋剖面等進行詳細分析,獲得的主要結(jié)論如下：(1) 18CrNiMo7-6合金鋼材料的彎曲微動疲勞S～N曲線呈“ε”型曲線特征,且隨著彎曲疲勞應力的增大,微動運行區(qū)域由部分滑移區(qū)(PSR)向混合區(qū)(MR)和滑移區(qū)(SR)轉(zhuǎn)變。在混合區(qū),裂紋最易萌生和擴展,材料的疲勞壽命最低。(2)材料接觸區(qū)域的整體損傷形貌呈非對稱橢圓環(huán)狀,接觸中心部位處于相對靜止的粘著狀態(tài),幾乎未發(fā)生磨損,左右兩端可見明顯的損傷帶存在。彎曲疲勞應力和試驗循環(huán)次數(shù)是影響材料彎曲微動疲勞特性的兩個重要因素。隨著彎曲疲勞應力的增大,材料接觸界面間的切向應力增大,位移幅值增加,使接觸區(qū)域兩端的損傷帶變寬變深,增大了裂紋萌生和擴展的動力；而隨著試驗循環(huán)次數(shù)的增加,會引起材料接觸區(qū)域內(nèi)的損傷累積,從而加重其損傷程度,促進裂紋萌生和擴展。(3)18CrNiMo7-6合金鋼材料的彎曲微動疲勞裂紋均萌生于接觸區(qū)域固定端一側(cè)的損傷帶內(nèi)。經(jīng)過裂紋剖面分析和斷口形貌分析相互印證,進一步確認了裂紋萌生于接觸區(qū)域內(nèi)距表面約50-100μmm深的次表面處。(4)裂紋的萌生和擴展可分為三個階段：第一階段主要受法向接觸應力控制,裂紋形核于接觸區(qū)域次表面,并以與接觸表面呈大約50。角的方向開始擴展；第二階段由法向接觸應力和彎曲疲勞應力共同控制,裂紋擴展角度逐漸轉(zhuǎn)向垂直于接觸表面的方向擴展；第三階段因為裂紋擴展深度已超過法向接觸應力的最大影響深度,所以裂紋擴展完全受彎曲疲勞應力控制,擴展方向垂直于接觸表面,材料將很快斷裂失效。
【關(guān)鍵詞】：彎曲微動疲勞 微動磨損 S～N曲線 裂紋萌生和擴展
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-28
• 1.1 微動的相關(guān)概念11-15
• 1.1.1 微動的定義11
• 1.1.2 微動的分類11-12
• 1.1.3 微動的運行模式12-13
• 1.1.4 微動圖理論13-15
• 1.2 微動疲勞概述15-25
• 1.2.1 微動疲勞的基本概念15-17
• 1.2.2 微動疲勞的影響因素17-18
• 1.2.3 微動疲勞的研究進展18-20
• 1.2.4 微動疲勞的損傷實例20-24
• 1.2.5 微動疲勞的防護措施24-25
• 1.3 論文的研究意義和研究內(nèi)容25-28
• 1.3.1 論文的研究意義25-26
• 1.3.2 論文的研究內(nèi)容26-28
• 第2章 試驗概述28-33
• 2.1 彎曲微動疲勞試驗臺簡介28-29
• 2.2 試驗材料簡介29-31
• 2.2.1 試樣材料29-30
• 2.2.2 微動墊材料30-31
• 2.3 試驗參數(shù)簡介31
• 2.4 分析方法簡介31-33
• 第3章 18CrNiMo7-6合金鋼彎曲微動疲勞損傷研究33-51
• 3.1 S～N曲線分析33-36
• 3.2 微動損傷總體分析36-42
• 3.3 微動疲勞裂紋分析42-47
• 3.3.1 裂紋的損傷形貌分析42-44
• 3.3.2 裂紋的剖面分析44-47
• 3.4 微動疲勞斷口分析47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 第4章 不同試驗參數(shù)對彎曲微動疲勞損傷的影響51-64
• 4.1 疲勞應力對彎曲微動疲勞損傷的影響51-56
• 4.2 循環(huán)次數(shù)對彎曲微動疲勞損傷的影響56-62
• 4.3 本章小結(jié)62-64
• 結(jié)論與展望64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-71
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文71

【參考文獻】

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1 向?qū)W淵;何國求;劉兵;胡正飛;朱e，

本文編號：863710