【摘要】：扭動微動作為四種基本微動方式之一,大量存在于實際工程中,其運動幅值微小,且產(chǎn)生的影響不易觀察,但其引起的磨損和疲勞損傷所造成的零部件磨損失效不可忽視。扭動微動研究起步較晚,報道較少,目前主要集中于實驗研究。本文著眼于摩擦熱對扭動微動的影響,基于有限元方法,開展對兩種鋁合金材料的接觸力學行為研究,通過用戶子程序嵌入和應力場相關(guān)的熱源模型,建立熱-力耦合扭動微動預測模型,進而開展微動溫度場和應力場數(shù)值分析,探究相應的材料響應行為。主要研究工作如下:1.基于有限元方法,采用球-平面接觸幾何建立扭動微動數(shù)值模型,將Hertz理論解的接觸壓力和接觸半徑與數(shù)值解進行對比,結(jié)果取得了較好的一致性,因而充分驗證了有限元數(shù)值模型的正確性和分析的可行性。2.對7050鋁合金、2024鋁合金的扭動微動力學行為開展數(shù)值模擬分析,研究關(guān)鍵微動參數(shù)對應力應變分布和演化的影響。結(jié)果表明:不同運行區(qū)域Mises應力、摩擦切應力、塑性應變的分布和變化規(guī)律呈現(xiàn)明顯的不同,且與實驗現(xiàn)象的磨損損傷規(guī)律有一定的對應性。3.基于摩擦生熱,探究了扭動微動的熱力耦合效應。分析了表面及次表面的溫升分布和溫升變化,及較高微動循環(huán)下溫升對應力應變分布的影響,同時總結(jié)了關(guān)鍵微動因子對溫升分布和變化的影響規(guī)律。結(jié)果表明:溫升在扭動微動不同運行區(qū)域同樣呈現(xiàn)不同的分布和變化規(guī)律,且對應力應變有顯著影響,故摩擦熱是微動損傷中重要的影響因素,對揭示扭動微動損傷機理具有重要意義。4.對比分析7050鋁合金、2024鋁合金扭動微動損傷特性,通過研究不同微動參數(shù)對兩種材料應力應變和溫升影響規(guī)律的不同,探究材料響應行為從而為扭動微動摩擦副的材料選取奠定理論基礎(chǔ)。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O34
【圖文】：

微動一般存在于“緊固”配合的機械部件中[1,2]。由于接觸表面沒有宏觀的相對運動，因此在實際工程應用中微動現(xiàn)象總是被忽略，對材料失效分析通常從材料質(zhì)量和強度等問題上進行探討，極少考慮相互接觸表面的微動摩擦特性。在工程實際中廣泛存在微動現(xiàn)象，如：核反應堆蒸汽裝置（圖 1-1（a））、纜繩（圖 1-1（b））、花鍵配合、螺紋連接、輪軸配合、飛機上眾多配合部件等，微動涉及到機械、材料、化學、力學等諸多學科，其研究的復雜程度比傳統(tǒng)的滑動和滾動摩擦都要高。迄今為止對微動摩擦學研究還不足一個世紀[3]，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，高科技領(lǐng)域?qū)ε浜狭悴考木�、可靠、使用壽命以及各種工況下的要求更加嚴苛，微動磨損對零部件的損傷日益凸顯，因此亟需快速發(fā)展微動摩擦學。微動摩擦學發(fā)展時間雖然較短，但在這一時期內(nèi)研究人員及學者們先后提出了許多重要理論為微動摩擦學研究奠定基礎(chǔ)，如：微動破壞的機械和化學共同作用理論[4]、微動疲勞模型[5]、剝層理論[6]、微動運動調(diào)節(jié)理論[7]、微動三體理論[8]、微動疲勞力學分析[9]、二類微動圖理論[10]等。

西南交通大學碩士研究生學位論文 第.2 微動的運動模式在實際工程應用中微動現(xiàn)象是十分復雜的，學者們通過采用球/平面的接觸模運動形式簡化并分成四種基本運行類型[11]：切向微動（Tangential fretting）動（Rotational fretting）、徑向微動（Radial fretting）以及扭動微動（Torting），微動運行模式如圖 1-2 所示。

圖 1-3 影響扭動微動的主要因素幅值作是微動過程中關(guān)鍵參數(shù)，一直是微動過程中的磨損率有著較為顯著的影相對運動所產(chǎn)生的耗散能較低，微動磨相對運動區(qū)域增大，在微動過程中所產(chǎn)的磨損率。外界較大載荷，接觸面會表現(xiàn)出較大的對運動的滑移量，配合部件在交變應力頻率影響接觸面材料的化學性質(zhì)、磨學性質(zhì)變化與時間相關(guān)，循環(huán)過程中接生，導致接觸面材料被磨耗掉越多。

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本文編號：2799755