我國北方60%以上礦井水為酸性電解質(zhì)溶液,礦井提升過程中提升鋼絲繩承受循環(huán)拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷及酸性電解質(zhì)溶液的淋水效應,導致酸性溶液中鋼絲拉扭復合微動疲勞,即微動磨損、疲勞裂紋擴展及電化學腐蝕,造成鋼絲的截面損失和斷絲現(xiàn)象,最終導致鋼絲繩失效斷裂,引發(fā)井毀人亡的惡性墜罐事故。因此,開展酸性溶液中鋼絲礦用鋼絲拉扭復合微動疲勞裂紋擴展演化和電化學腐蝕行為研究,對提高鋼絲繩服役壽命、保障礦井提升安全可靠性具有重要意義。本文通過自制鋼絲拉扭復合微動腐蝕疲勞裝置,揭示了不同拉扭復合微動疲勞參數(shù)(接觸載荷、扭轉(zhuǎn)角、加載頻率、應力比及應力幅)下鋼絲摩擦磨損特性(滯后回線、摩擦系數(shù)、磨損深度及表面微觀磨損形貌),揭示了不同拉扭復合微動疲勞參數(shù)下鋼絲的疲勞裂紋擴展特性(裂紋輪廓、擴展深度及擴展速率);結(jié)合電化學分析儀探究了酸性溶液中不同微動參數(shù)對鋼絲的電化學腐蝕特性(極化曲線、阻抗譜等)影響規(guī)律;解析了鋼絲的磨損、疲勞及電化學交互作用機理,構(gòu)建了酸性溶液中鋼絲拉扭復合微動疲勞壽命預測模型。結(jié)果表明:接觸載荷、扭轉(zhuǎn)角、應力幅的增加及加載頻率的降低,加劇鋼絲微動磨損、裂紋擴展速率,降低了鋼絲耐蝕性;應力比... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同載荷下裂紋擴展方式

圖 1-1 不同載荷下裂紋擴展方式re 1-1 Crack Propagation Mode under Different Load展的三種類型中：Ⅰ型裂紋，稱為張開型。裂紋在正應力的作用下，上下表面的位移使見的、最易于引起斷裂破壞發(fā)生的裂紋[17]切應力 的作用下，裂紋擴展方向垂直于裂Ⅲ型裂紋，稱為撕開型。在面外剪切應力 力垂直，并平行于裂紋前緣。要使裂紋擴展拉應力才能引起裂紋的張開型擴展。裂紋的擴展過程，許多學者建立其不同的擴展模型可分為如圖所示的三個區(qū)域[18]，分別區(qū)（Ⅱ型）和快速擴展區(qū)（Ⅲ型），三個區(qū)的值th△K 的區(qū)域為短裂紋的擴展區(qū)域，此時區(qū)中擴展速率較快，在整個裂紋擴展過程中

碩士學位論文2 實驗與測試裝置2 Test and experimental apparatus2.1 鋼絲拉扭復合微動腐蝕疲勞實驗裝置（Multiaxial FrettingCorrosion Fatigue Test Apparatus for Steel Wire）鋼絲拉扭復合微動腐蝕疲勞裝置包括鋼絲拉扭復合微動疲勞試驗機及電化學工作站，鋼絲拉扭復合微動疲勞試驗機用于開展拉扭微動疲勞下鋼絲裂紋擴展演化實驗，電化學工作站用于開展鋼絲電化學腐蝕實驗，兩者結(jié)合開展酸性溶液下鋼絲拉扭微動疲勞壽命研究。鋼絲拉扭復合微動疲勞實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2-1 所示，該實驗機主要由拉扭復合微動系統(tǒng)、支架系統(tǒng)、腐蝕系統(tǒng)以及信號采集系統(tǒng)構(gòu)成[93]。

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本文編號：2902096