微动疲劳寿命预测方法的探讨

进行激动疲劳和普通疲劳的对比分析，找出它们的差异和共性。根据已有的研究成果，本文提出根据微动作用确定疲劳裂纹萌生和扩展点的位置，在该位置用普通的疲劳理论和计算方法计算微动疲劳寿命的方法。该方法具有一定的准确性，可用来进行微动疲劳寿命的初步估算。     

钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测研究*

钢丝微动疲劳过程中,钢丝裂纹萌生特性直接影响其裂纹扩展特性,进而制约钢丝微动疲劳寿命,因此开展钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测研究具有重要意义。基于有限元法、摩擦学理论和断裂力学理论,运用Smith-Watson-Topper（SWT）多轴疲劳寿命准则建立考虑磨损的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型,基于多种不同的钢丝疲劳参数估算方法对钢丝的微动疲劳裂纹萌生寿命进行了预测,并探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度及钢丝直径等微动疲劳参数对钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命的影响规律。结果表明：基于中值法的预测结果最接近实际值;在微动疲劳过程中,钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命主要与接触载荷和疲劳载荷相关。通过引入微动损伤参数建立简化的适用于钢丝绳的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型,通过与考虑磨损的预测模型计算结果进行对比验证了该模型的准确性。     

基于能量密度法预测微动疲劳寿命

通过接触界面的应力应变场和临界平面法计算了能量密度损伤参数,结合疲劳试验得到了能量密度损伤参数-寿命关系曲线中的材料常数,建立了LZ50钢微动疲劳寿命的预测公式。根据裂纹萌生寿命预测效果,将Chen损伤值作为裂纹萌生控制参数。分析了摩擦因数、微动桥半径、循环载荷和微动桥压力对LZ50车轴钢的Chen损伤值的影响,以及CRH2型动车组空心车轴裂纹萌生的位置及寿命。     

微动疲劳寿命的估算方法研究

着重分析了零构件由于微动磨损而造成的疲劳失效机制,说明了在这种微动疲劳模式下疲劳寿命的组成情况,用门槛值应力公式估算了当磨蚀坑根部萌生扩展性裂纹时蚀坑的临界深度尺寸,并分析了微动裂纹尖端的应力强度因子,得出了计算微动裂纹萌生尺寸的表达式,最后用上述方法计算了螺纹联接件的微动磨损寿命与裂纹萌生尺寸,用局部应力应变法计算了微动裂纹的萌生寿命,所得到的估测寿命与试验值相符,由此可见,该微动疲劳寿命的估测方法是合理的,有效的。     

高低周复合载荷作用下微动疲劳寿命预测研究

对高低周复合载荷作用下微动疲劳寿命预测方法进行了研究。首先，进行了高低周复合载荷作用下的桥式试件和榫联接试件的微动疲劳试验。其次，对微动疲劳中的力学参数进行分析，提出了将力学参数分为应力状态参数和微动摩擦参数两类。用边界元法对试件接触表面的参数进行分析。最后，基于数值分析和试验结果，建立了合金钢在高低周复合载荷作用和受钛合金微动作用时的微动疲劳寿命预测公式，并将其应用于榫联接试件的寿命计算，结果令     

微动疲劳寿命的估算方法研究

着重分析了零构件由于微动磨损而造成的疲劳失效机制 ,说明了在这种微动疲劳模式下疲劳寿命的组成情况 ,用门槛值应力公式估算了当磨蚀坑根部萌生扩展性裂纹时蚀坑的临界深度尺寸 ,并分析了微动裂纹尖端的应力强度因子 ,得出了计算微动裂纹萌生尺寸的表达式 ,最后用上述方法计算了螺纹联接件的微动磨损寿命与裂纹萌生尺寸 ,用局部应力应变法计算了微动裂纹的萌生寿命 ,所得到的估测寿命与试验值相符 ,由此可见 ,该微动疲劳寿命的估测方法是合理的、有效的     

低周载荷下NiTi微动疲劳寿命预测模型研究

微动磨损加速材料疲劳失效,微动疲劳是微动磨损和普通疲劳共同作用的结果;NiTi形状记忆合金具有良好的耐磨性和抗疲劳特性,可以延缓损伤的发生和扩展;改进原有的微动疲劳寿命预测模型,将微动磨损作为影响微动疲劳寿命的重要因素,引入NiTi微动疲劳寿命预测模型中;给出合理有效的NiTi微动疲劳寿命预测模型.     

临界面法预测微动裂纹萌生特性和微动疲劳寿命

微动疲劳是造成飞机、船舶、车辆、建筑、核能、海洋工程等失效的主要原因。根据能量的转变提出SSI剪应变能临界面法。以45#钢为例,建立微动桥有限元模型,用SSI剪应变能临界面法对微动桥的微动疲劳裂纹萌生特性和寿命进行预测。通过与试验数据对比证明SSI临界面法用于微动疲劳裂纹萌生特性和寿命预测的可行性。     

16Mn钢的微动疲劳寿命

研究了16Mn钢的微动疲劳机制和接触压力及微动疲劳循环周次等因素对16Mn钢疲劳寿命的影响,并试图给出一个在长寿命范围内拟合微动疲劳寿命曲线的表达式。     

Ti-6Al-4V燕尾榫结构微动疲劳裂纹萌生及扩展行为研究

针对Ti-6Al-4V钛合金燕尾榫连接结构在不同载荷下的微动疲劳现象,采用榫形微动疲劳试验进行研究,并对裂纹萌生扩展、微动磨损及断口进行分析。结果表明,微动疲劳使构件疲劳寿命显著降低约70%;疲劳载荷对微动裂纹扩展的影响比对裂纹萌生的影响更大;微动疲劳裂纹起始于接触面边缘,与接触表面约成45°角,裂纹扩展到60~150μm后转向与接触表面垂直;微动疲劳断口形貌表面在微动磨损区具有多个裂纹源点,但只有一个主裂纹形成。     

高强度铸造铝合金微动疲劳特性研究

用ANSYS对高强度铸造铝合金的微动疲劳特性进行仿真模拟,得到接触面上的应力、应变分布规律;基于SWT临界面法预测微动裂纹的萌生位置,用实验值拟合得到微动疲劳寿命预测参数并用临界面法预测微动疲劳寿命。结果表明：在法向夹紧力不变时,微动疲劳寿命会随着轴向力的增大而减小,且轴向力存在一个临界值,超过这个临界值,构件寿命会急剧下降。在HYS 100型微动疲劳试验机上对高强度铸造铝合金的微动裂纹萌生位置及寿命进行实验验证。结果表明,SWT临界面法预测裂纹萌生位置与试件实际断裂位置一致,预测寿命与实际寿命在误差允许范围内。     

基于有限元分析的裂纹比拟法估算微动疲劳寿命

采用Ansys有限元软件对方足微动桥/平面试样接触状态进行分析,确定试样微动接触面上应力场分布和接触面三区(黏着区、滑移区、张开区)分布特征,分析接触面上接触状态随外加交变载荷的变化规律,在此基础上改进微动疲劳(fretting fatigue,FF)寿命估算的裂纹比拟法(crack analogue method,CAM)。选取不同水平的循环载荷及不同名义接触压力对Ti811钛合金试样在350℃下进行微动疲劳试验,验证改进裂纹比拟法(modified crack analogue method,MCAM)的准确性。结果表明,微动疲劳中接触面压应力与剪应力在黏/滑交界区存在突变,张应力幅在滑移/张开分界处达到最大值,裂纹易在此萌生并扩展。改进的裂纹比拟法估算值与实验结果取得良好的一致性。     

钛合金燕尾榫结构在不同疲劳载荷下的断口分析

对TC11钛合金燕尾榫连接结构在低周和高低周复合载荷作用下的断口特征进行了分析.结果表明:在微动环境下,微动磨损面上有表面金属掉块和不均匀的磨损擦伤,磨损表面出现腐蚀坑以及损伤区呈现层状及山丘状的塑性变形;在高低周复合载荷情况下,疲劳源处疲劳辉纹呈现以河流花样为主的复杂疲劳条纹,在裂纹扩展阶段,河流花样比较杂乱,裂纹扩展方向相对无序,每个低周周期中的疲劳台阶也不明显.     

复合材料的疲劳寿命预测

较详细地介绍了疲劳寿命预测的剩余刚度，强度和疲劳模量模型，并且指出了这些方法的主要不足。在此基础上提出了一种基于疲劳损伤过程能量衰减的剩余能量模型，以及进行复合材料结构疲劳寿命预测的二元方法的构想。     

装甲车辆侧减速器齿轮接触疲劳寿命预测研究

通过对根据典型路面实车试验获得的载荷数据进行雨流计数处理,编制了装甲车辆侧减速器齿轮所承受的扭矩谱和应力谱;充分考虑残余应力对齿轮接触疲劳极限的影响,通过强度和硬度之间的转换关系以及疲劳强度与残余应力的作用关系,得到了齿面沿深度方向的静强度以及接触疲劳强度分布;结合疲劳寿命分析技术,进行了齿轮疲劳寿命预测,其预测结果与实际规律相符合。     

基于结构疲劳寿命可视化技术的虚拟疲劳设计

介绍了大型图形用户界面有限元软件、疲劳寿命预测模型、疲劳寿命可视化方法等结构疲劳寿命可视化相关技术。分析了我国机械产品虚拟疲劳设计的应用现状和提高产品设计水平的迫切性；阐述了基于“全场”疲劳寿命可视化技术的产品虚拟疲劳设计构想。以有限元软件ANSYS为平台，采用自行开发的疲劳寿命可视化模块Fatigue／ANSYS对某飞机起落架框进行了疲劳寿命可视化分析及虚拟疲劳设计优化。     

关于微动磨损与微动疲劳的研究

微动磨损与微动疲劳是２种主要的微动模式,造成的损伤在工业中相当普遍,并可能引发灾难性的后果。主要研究了们移幅度、压力和疲劳应力３个基本微动参数,并以获得的微动区域、微动图为基础,分析了微动磨损与微动疲劳的运行机制和破坏规律。为更好地了解微动磨损与微动疲劳之间的内在联系,进一步探讨了接触磨损与局部疲劳、局部疲劳与整体疲劳之间的竞争机制。     

K403合金高温低周应变疲劳寿命预测方法研究

对材料K403进行700℃应变控制的低周疲劳试验.用Manson-Coffin方程进行数据处理,并对该材料700℃时的低周疲劳寿命进行预测.针对在用Manson-Coffin方程进行数据处理时出现负的塑性应变和寿命预测结果不理想的情况,提出一种基于应力疲劳和Manson-Coffin方程的等温低周应变疲劳寿命预测方法,并用该方法对材料K403在700℃时的低周疲劳数据进行处理,得到寿命预测方程.通过寿命预测发现,该方法得到的寿命预测方程不仅使试验数据得到充分的利用,而且寿命预测能力较Manson-Coffin方程的寿命预测能力有明显提高.     

高温多轴疲劳损伤与寿命预测研究进展

介绍国内外疲劳一蠕变交互作用研究的一些进展,其中包括微观裂纹萌生及扩展机理的研究、高温多轴疲劳一蠕变实验的发展。对四种具有代表性的疲劳一蠕变损伤累积模型及寿命预测方法,即线性损伤累积模型、损伤率法、延性耗竭法和过应力法进行较为详尽的描述,并对这几种方法在多轴领域的改进和推广进行重点介绍。     

40CrNi2MoA合金钢的弯曲微动疲劳特性

在不同弯曲载荷下,对40CrNi2MoA合金钢进行弯曲微动疲劳试验,建立其弯曲微动疲劳下的循环次数-应力曲线;通过对微动损伤区的微观分析,研究该合金钢的弯曲微动疲劳特性。结果表明:40CrNi2MoA钢弯曲微动疲劳应力曲线不同于常规疲劳应力曲线,呈现"C"型曲线特征;随着弯曲载荷的增加,微动依次运行于部分滑移区、混合区和滑移区;相对于另外两个区域,混合区试样的裂纹更易萌生、扩展且微动疲劳寿命最短;试样表面的磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥层;由于接触应力和弯曲应力的影响程度不同,弯曲微动疲劳裂纹的扩展分为三个阶段,即接触应力控制阶段、接触应力与弯曲疲劳应力共同控制阶段和完全受弯曲应力控制阶段。