礦井提升過(guò)程中,拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲和淋水作用導(dǎo)致鋼絲產(chǎn)生多軸微動(dòng)腐蝕疲勞,進(jìn)而引起鋼絲的摩擦磨損、疲勞損傷和電化學(xué)腐蝕,將影響鋼絲繩的使用壽命。因此,開(kāi)展鋼絲多軸微動(dòng)腐蝕疲勞損傷機(jī)理研究對(duì)延長(zhǎng)提升鋼絲繩服役壽命和保障礦井提升的安全可靠性具有重要理論意義。本文運(yùn)用自制鋼絲多軸微動(dòng)腐蝕疲勞實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)比研究了不同介質(zhì)環(huán)境對(duì)鋼絲多軸微動(dòng)疲勞行為的影響;探討了酸性溶液中交叉角90°和26°時(shí)疲勞周次、接觸載荷和扭轉(zhuǎn)角對(duì)鋼絲多軸微動(dòng)腐蝕疲勞過(guò)程中滯后回線、磨損系數(shù)、磨損機(jī)理、電化學(xué)腐蝕特性和疲勞壽命等的影響;同時(shí)探討了酸性溶液中交叉角對(duì)鋼絲多軸微動(dòng)腐蝕疲勞損傷機(jī)理的影響。結(jié)果表明:空氣環(huán)境中疲勞鋼絲磨損最為嚴(yán)重、壽命最短;腐蝕溶液條件下,酸性溶液中疲勞鋼絲磨損、腐蝕和疲勞損傷均最為嚴(yán)重。酸性溶液中交叉角90°時(shí),隨著接觸載荷和扭轉(zhuǎn)角的增加,磨損和腐蝕加劇,多軸微動(dòng)腐蝕疲勞壽命呈逐漸降低的冪指數(shù)關(guān)系。酸性溶液中交叉角26°時(shí),隨著疲勞周次的增加,疲勞裂紋擴(kuò)展越嚴(yán)重;隨著接觸載荷的增加,磨損和腐蝕加劇,多軸微動(dòng)腐蝕疲勞壽命同樣呈逐漸降低的冪指數(shù)關(guān)系。酸性溶液中不同交叉角下,微動(dòng)運(yùn)行區(qū)域、磨損機(jī)理、裂紋... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋼絲繩結(jié)構(gòu)組成

圖 1-1 鋼絲繩結(jié)構(gòu)組成[7]Figure 1-1 Structure of steel wire rope1.2 研究現(xiàn)狀（Research Status）1.2.1 微動(dòng)分類在微動(dòng)摩擦學(xué)的相關(guān)研究中，可以將微動(dòng)分為三種基本類型（圖 1-2），即微動(dòng)磨損、微動(dòng)疲勞及微動(dòng)腐蝕[13-14]。微動(dòng)磨損（Fretting Wear）是指接觸表面間相對(duì)位移通過(guò)接觸副外界的振動(dòng)引起微動(dòng)，接觸副往往只承受局部的接觸載荷，或承受固定的預(yù)應(yīng)力作用，損傷區(qū)有無(wú)“微動(dòng)斑”是區(qū)分普通磨損與微動(dòng)磨損的一個(gè)重要標(biāo)志；微動(dòng)疲勞（Fretting Fatigue）是指接觸表面間的相對(duì)位移由某一接觸副承受外界的交變疲勞應(yīng)力作用引起材料變形而導(dǎo)致的微動(dòng)；微動(dòng)腐蝕（Fretting Corrosion）是指在腐蝕介質(zhì)中發(fā)生的微動(dòng)損傷，早期也將微動(dòng)產(chǎn)生的氧化物定義為微動(dòng)腐蝕產(chǎn)物。然而，微動(dòng)三種基本類型相互疊加，形成不同復(fù)合類型的微動(dòng)損傷[15]。

圖 1-3 運(yùn)行工況微動(dòng)圖[14]Figure 1-3 The running condition fretting map根據(jù) Ft-D 曲線隨疲勞周次的變化過(guò)程，可得切向力(Ft)-位移幅值(D)-疲勞周次(N)的三維曲線（也稱微動(dòng)摩擦特性曲線），可將微動(dòng)運(yùn)行工況分為以下三個(gè)區(qū)域：（a）粘著區(qū)：幾乎所有的 Ft-D 曲線均呈直線型，接觸邊緣發(fā)生微滑，中心區(qū)域存在粘著，接觸表面的相對(duì)位移主要由彈性變形調(diào)節(jié)，不發(fā)生相對(duì)滑移。（b）完全滑移區(qū)：幾乎所有的 Ft-D 曲線呈平行四邊形型，兩接觸表面之間發(fā)生完全相對(duì)滑移，該區(qū)域沿微動(dòng)方向上出現(xiàn)明顯滑動(dòng)磨損的特征。（c）部分滑移區(qū)：處于粘著區(qū)和完全滑移區(qū)之間，F(xiàn)t-D 曲線均呈橢圓型，除了彈性變形，接觸表面還發(fā)生塑形變形。能量耗散理論：摩擦過(guò)程是一個(gè)能量產(chǎn)生并耗散的過(guò)程；摩擦過(guò)程中消耗的能量大部分以摩擦熱的形式釋放。微動(dòng)摩擦學(xué)研究中，最早由 Mohrbacher 等[35]和 Fouvry 等[36-37]在研究金屬材料時(shí)引入能量方法。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]礦用鋼絲在腐蝕環(huán)境中應(yīng)力與腐蝕的交互作用研究[D]. 王崧全.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2014
[3]軸類部件旋轉(zhuǎn)彎曲微動(dòng)疲勞損傷分析及試驗(yàn)?zāi)M[D]. 宋川.西南交通大學(xué) 2013
[4]幾種金屬材料彎曲微動(dòng)疲勞試驗(yàn)研究[D]. 彭金方.西南交通大學(xué) 2012
[5]鋼材料微動(dòng)腐蝕行為研究[D]. 任平弟.西南交通大學(xué) 2005

碩士論文
[1]鋼絲多軸微動(dòng)疲勞損傷行為研究[D]. 李曉五.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2017



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