本文關(guān)鍵詞：30CrNiMo8合金鋼的彎曲微動(dòng)疲勞特性及數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微動(dòng)疲勞引起的微動(dòng)損傷促使微觀疲勞裂紋提前萌生和擴(kuò)展,導(dǎo)致構(gòu)件疲勞壽命或強(qiáng)度明顯降低。該損傷廣泛存在于核電、航空航天、機(jī)械行業(yè)、鐵路等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的緊固配合構(gòu)件中,已經(jīng)成為很多關(guān)鍵零部件失效的主要因素之一。微動(dòng)疲勞根據(jù)受到載荷類型的不同,可以分為拉壓微動(dòng)疲勞、彎曲微動(dòng)疲勞和扭轉(zhuǎn)微動(dòng)疲勞三種基本的運(yùn)行模式。國內(nèi)外的微動(dòng)疲勞研究方向主要集中在拉壓微動(dòng)疲勞,而對后兩種運(yùn)行模式的研究相對較少。因此本研究對深入認(rèn)識微動(dòng)疲勞損傷機(jī)理有重要理論意義,同時(shí)對工程中抗彎曲微動(dòng)疲勞損傷有重要參考價(jià)值。 本文基于彎曲微動(dòng)疲勞試驗(yàn)臺進(jìn)行試驗(yàn)研究,采用正交圓柱點(diǎn)接觸方式。研究分析了在不同彎曲載荷和不同循環(huán)次數(shù)條件下,30CrNiMo8合金鋼的微動(dòng)損傷規(guī)律。對斷裂試樣進(jìn)行了剖面觀察并分析了裂紋的萌生和擴(kuò)展規(guī)律。然后利用有限元模擬軟件ABAQUS對試驗(yàn)進(jìn)行了模擬仿真,從接觸應(yīng)力、應(yīng)變、位移等方面來解釋了試驗(yàn)現(xiàn)象。通過以上的工作,獲得了以下主要結(jié)論： (1)30CrNiMo8合金鋼彎曲微動(dòng)疲勞的S～N曲線呈“C”曲線特性,可以劃分為三個(gè)區(qū)域；即部分滑移區(qū)、混合區(qū)和滑移區(qū)。對應(yīng)于“C”曲線的“鼻子”區(qū)域,即微動(dòng)運(yùn)行于混合區(qū)時(shí),材料的彎曲微動(dòng)疲勞壽命最短。 (2)微動(dòng)損傷區(qū)的形貌呈橢圓狀。接觸中心磨損嚴(yán)重,兩邊是寬度不同的磨損帶。在不同的彎曲載荷作用下,接觸區(qū)磨損程度不同,形貌發(fā)生較大的變化,隨著彎曲載荷的增大,磨損加劇。當(dāng)彎曲載荷相同,循環(huán)次數(shù)不同時(shí),接觸區(qū)磨斑形貌特征無明顯變化,但氧化磨損加劇,劃擦痕跡出現(xiàn)。 (3)微動(dòng)疲勞裂紋出現(xiàn)在接觸區(qū)的加載端。裂紋萌生于接觸區(qū)的次表面,其擴(kuò)展受接觸壓應(yīng)力和彎曲載荷共同作用。擴(kuò)展初期以接觸壓應(yīng)力控制為主,裂紋以一定的角度傾斜擴(kuò)展,隨著擴(kuò)展深度的增加,逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐詮澢d荷控制為主,裂紋的擴(kuò)展方向變?yōu)榇瓜?直到斷裂。 (4)數(shù)值模擬的結(jié)果表明,可以從應(yīng)力、應(yīng)變、位移等不同的角度來分析并解釋接觸區(qū)的彎曲微動(dòng)疲勞損傷規(guī)律。并且在深度方向分析中,可以看出裂紋是從次表層萌生；不同的深度,主導(dǎo)應(yīng)力不同。
【關(guān)鍵詞】：彎曲微動(dòng)疲勞 微動(dòng)磨損 疲勞裂紋 有限元模擬
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH117.1;TG142.33
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-29
• 1.1 微動(dòng)摩擦學(xué)的基本概念及相關(guān)理論11-21
• 1.1.1 微動(dòng)的基本概念11-12
• 1.1.2 微動(dòng)的運(yùn)行模式12-15
• 1.1.3 微動(dòng)疲勞的特點(diǎn)和實(shí)例15-19
• 1.1.4 微動(dòng)疲勞的研究和發(fā)展19-21
• 1.2 微動(dòng)摩擦學(xué)的彈性接觸力學(xué)理論21-24
• 1.2.1 無摩擦狀態(tài)—Hertz彈性接觸理論21-22
• 1.2.2 球/平面接觸的Mindlin切應(yīng)力分布理論22-24
• 1.3 有限元模擬中的接觸問題24-27
• 1.3.1 有限元法及數(shù)值模擬軟件ABAQUS介紹24-26
• 1.3.2 有限元模擬軟件ABAQUS中的接觸理論26-27
• 1.4 本文選題的意義和研究內(nèi)容27-29
• 第2章 試驗(yàn)材料和方法29-33
• 2.1 彎曲微動(dòng)疲勞試驗(yàn)裝置29-30
• 2.2 試驗(yàn)材料30-31
• 2.2.1 彎曲微動(dòng)疲勞被試試樣材料30
• 2.2.2 微動(dòng)墊材料30-31
• 2.3 試驗(yàn)參數(shù)31-32
• 2.4 微觀分析方法32-33
• 第3章 30CrNiMo8合金鋼彎曲微動(dòng)疲勞特性的試驗(yàn)研究33-47
• 3.1 彎曲微動(dòng)疲勞的S～N曲線33-35
• 3.2 微動(dòng)損傷分析35-42
• 3.2.1 彎曲載荷對微動(dòng)損傷的影響35-39
• 3.2.2 循環(huán)次數(shù)對微動(dòng)損傷的影響39-42
• 3.3 微動(dòng)疲勞裂紋分析42-45
• 3.3.1 裂紋的萌生位置42-44
• 3.3.2 裂紋的擴(kuò)展44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第4章 彎曲微動(dòng)疲勞的有限元模擬47-68
• 4.1 彎曲微動(dòng)疲勞有限元模型47-50
• 4.2 加載及模擬工況50-51
• 4.3 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果51-66
• 4.3.1 接觸表面的位移51-54
• 4.3.2 接觸表面的應(yīng)力54-56
• 4.3.3 接觸表面的塑性應(yīng)變56-58
• 4.3.4 深度方向的應(yīng)力58-61
• 4.3.5 深度方向的塑性應(yīng)變61-62
• 4.3.6 不同摩擦系數(shù)的影響62-66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 結(jié)論68-70
• 研究展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文76

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 向?qū)W淵;何國求;劉兵;胡正飛;朱e

本文編號：323646