交變接觸載荷下6061鋁合金微動(dòng)疲勞特性.pdf

1、微動(dòng)疲勞是指兩個(gè)緊密配合的構(gòu)件在循環(huán)載荷的作用下接觸表面上發(fā)生微小幅度的、反復(fù)的相對(duì)滑動(dòng)，從而造成構(gòu)件表面產(chǎn)生疲勞裂紋，導(dǎo)致構(gòu)件過(guò)早失效的現(xiàn)象。微動(dòng)疲勞現(xiàn)象廣泛存在于航空、核電、交通、汽車(chē)、化工和電力等工業(yè)領(lǐng)域中，被稱(chēng)為工業(yè)界的“癌癥”。微動(dòng)疲勞過(guò)程十分復(fù)雜、其變化參量眾多，且相互影響。接觸載荷是微動(dòng)疲勞過(guò)程中最重要的影響參量之一，目前針對(duì)恒定接觸載荷對(duì)微動(dòng)疲勞損傷機(jī)理的影響已有大量研究，而尚未見(jiàn)到關(guān)于交變接觸載荷條件下微動(dòng)疲勞的研究報(bào)

2、道。事實(shí)上，構(gòu)件在實(shí)際的工程應(yīng)用中承受的接觸載荷是復(fù)雜變化的。因此，本文基于常規(guī)的疲勞試驗(yàn)機(jī)自行設(shè)計(jì)了一套接觸載荷實(shí)時(shí)可控的微動(dòng)疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)。6061鋁合金由于比強(qiáng)度高、良好的可成形性和可焊性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)和汽車(chē)零部件的材料。本文中將以6061鋁合金為研究對(duì)象，對(duì)其分別進(jìn)行恒定和交變接觸載荷條件下微動(dòng)疲勞試驗(yàn)。研究平均接觸載荷、接觸載荷幅值和最大接觸載荷對(duì)其微動(dòng)疲勞壽命的影響。
　　研究結(jié)果表明：（1）6061鋁合金試樣

3、在接觸表面的粘著區(qū)和滑移區(qū)交界處存在剪應(yīng)力集中，促使表面疲勞裂紋的萌生，其微動(dòng)疲勞壽命明顯低于純疲勞壽命。（2）在恒定接觸載荷條件下，6061鋁合金微動(dòng)疲勞壽命隨接觸載荷的增加呈現(xiàn)出先減小后增大的變化行為，在臨界接觸載荷2.0 kN處微動(dòng)疲勞壽命最低。（3）在交變接觸載荷條件下，隨著平均接觸載荷的增加，微動(dòng)疲勞壽命的變化行為與接觸載荷幅值大小有關(guān)。當(dāng)接觸載荷幅值較小時(shí)，微動(dòng)疲勞壽命呈現(xiàn)出先減小后增加的變化行為；而當(dāng)接觸載荷幅值較大時(shí)，微

4、動(dòng)疲勞壽命呈現(xiàn)出逐漸遞增的變化行為。此外，試樣在交變接觸載荷條件下也存在臨界平均接觸載荷，且其小于恒定接觸載荷條件下的臨界接觸載荷。（4）在相同平均接觸載荷作用下，當(dāng)平均接觸載荷小于2.0 kN時(shí)，試樣在交變接觸載荷條件下的微動(dòng)疲勞壽命低于恒定接觸載荷條件下的微動(dòng)疲勞壽命；然而，當(dāng)平均接觸載荷大于2.0 kN時(shí)，試樣在交變接觸載荷條件下的微動(dòng)疲勞壽命接近或高于恒定接觸載荷條件下的微動(dòng)疲勞壽命。此外，如果把最大接觸載荷作為微動(dòng)疲勞壽命的相