微動(dòng)疲勞強(qiáng)度及壽命估算研究.pdf

1、本文以通用有限元分析軟件ANSYS為工具，計(jì)算了微動(dòng)接觸應(yīng)力的分布，研究了磨損對(duì)微動(dòng)疲勞裂紋萌生的影響，設(shè)計(jì)了微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置，提出了基于斷裂力學(xué)方法的微動(dòng)疲勞壽命估算方法，擬為航空結(jié)構(gòu)安全性提供技術(shù)支持。主要研究結(jié)論如下： (1)結(jié)合微動(dòng)疲勞實(shí)驗(yàn)裝置，用ANSYS有限元分析軟件建立計(jì)算模型，驗(yàn)證了所建模型的正確性，計(jì)算了微動(dòng)接觸應(yīng)力的分布，計(jì)算結(jié)果表明：名義接觸壓力與摩擦因數(shù)一定時(shí)，隨著循環(huán)載荷的增大，接觸面上粘著區(qū)、滑動(dòng)區(qū)

2、和張開(kāi)區(qū)發(fā)生變遷，其中粘著區(qū)不斷減小，而滑動(dòng)區(qū)和張開(kāi)區(qū)不斷增大，拉應(yīng)力與剪應(yīng)力在粘/滑交界處存在突變，擴(kuò)展性裂紋將在這一區(qū)域萌生；固定循環(huán)載荷及名義接觸壓力時(shí)，隨著摩擦因數(shù)的減小，粘著區(qū)減小，滑動(dòng)區(qū)增大，而張開(kāi)區(qū)幾乎不變，拉應(yīng)力與剪應(yīng)力較大的突變出現(xiàn)在粘/滑交界處，擴(kuò)展性裂紋仍萌生在該位置，并隨摩擦因數(shù)減小向內(nèi)側(cè)移動(dòng)；循環(huán)載荷及摩擦因數(shù)一定時(shí)，隨著名義接觸壓力的增大，粘著區(qū)和張開(kāi)區(qū)減小，而滑動(dòng)區(qū)呈現(xiàn)出先增大后減小特征，拉應(yīng)力與剪應(yīng)力分布

3、較大突變的粘/滑交界區(qū)向接觸面外側(cè)移動(dòng)，此處仍是裂紋萌生幾率最大的位置之一，另外在滑/張開(kāi)交界處拉應(yīng)力與剪應(yīng)力由于同樣存在較大的突變，此處也是擴(kuò)展性裂紋易萌生的區(qū)域。 (2)提出了基于斷裂力學(xué)基礎(chǔ)的微動(dòng)疲勞裂紋擴(kuò)展壽命估算方法，其關(guān)鍵是求得接觸面上的接觸力p(x)和f(x)的分布，用ANSYS有限元軟件可以計(jì)算出接觸力的分布，并用所提出的微動(dòng)疲勞裂紋擴(kuò)展壽命估算方法估算了擴(kuò)展壽命為主的微動(dòng)疲勞試驗(yàn)，估算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)吻合，