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     

微动摩擦对销套联接结构的影响

以一种典型的销套联接结构为例,研究微动摩擦对此种结构造成的影响及主要的影响因素。通过理论分析和试验测试,得出了不同预紧力、表面粗糙度、镀层条件下对销套联接结构的微动磨损和微动疲劳的影响。最终确定出销套联接结构为预紧力600 N·m,粗糙度为Ra3.2μm,镀镍。     

线接触条件下微动摩擦特性的研究

通过试验研究了线接触微动摩擦特性。研究表明：线接触微动摩擦因数变化与点接触形式相同；位移幅值在部分滑移区时，表面粗糙度对表面磨损有影响。磨痕分析表明，承载区域接触不均匀，存在虚接触区域，其大小与表面粗糙度有关，而接触区域没有不磨损的粘着区，不同于点接触形式。     

TC4合金微动疲劳损伤研究

研究了TC4合金在柱面-平面接触务件下的微动疲劳行为，分析了其微动疲劳损伤机制。结果表明：在试验务件下，微动区边缘的损伤特征以粘着磨损为主，而微动区中部则以磨粒磨损和接触疲劳为主。疲劳裂纹易于在微动区．特别是在蚀坑处萌生和扩展。促使微动疲劳裂纹萌生的因素：一是法向应力和切向摩擦力引起的材料表层塑性变形，二是微动磨损破坏了材料的表面完整性，造成了缺口应力集中效应。     

油润滑对微动摩擦特性影响的研究

研究了钢摩擦副在油润滑工况下不同位移幅值对微动润滑摩擦特性的影响,分析了表面形貌。研究表明微动过程中表面之间的油介质会被驱除出接触区域,而滑动过程中表面之间的油介质始终保持在接触区域;润滑油的存在对接触区域起到了遮盖的作用,减少了氧化反应;由于油的流动性,在微动过程中容易再次渗透到接触区域,降低了表面摩擦与磨损。     

法兰螺栓横向微动磨损试验研究

为了研究法兰联接螺栓在横向振动的松动机理,借助于横向振动疲劳试验机进行模拟紧固件横向微动磨损试验,进而观察螺栓联接在不同的横向载荷与频率作用下预紧力与预紧力矩衰退过程,并测量其磨损量和表面损伤情况。实验结果表明:螺栓预紧力下降分为两个阶段;实验初期预紧力下降迅速的塑性形变阶段和预紧力下降缓慢的微动磨损阶段。预紧力矩下降分为三个阶段:第一阶段由于较高的局部接触应力,预紧力矩下降不明显;第二阶段由于塑性形变扩大,预紧力矩迅速下降;第三阶段螺栓进入微动磨损阶段,预紧力矩开始缓慢下降。螺栓在低频振动下,质量变化量对于频率微小的变化不敏感。螺栓与夹具接触的表面磨损情况随着交变幅值载荷增加而增加;随着频率的增加而减小。     

汽车发动机正时链试验中的纳米摩擦

在汽车发动机正时链系统工作性能试验中,通过对链条滚子、套筒、销轴等表面SEM形貌失效分析,发现在间隙配合的中链板与销轴之间的工作结合面出现了细小的皱纹,而同一销轴两端与两个外链板过盈配合的结合面却不存在这种现象。这种接触表面的形成,是位移在纳米条件下,并且在垂直交变载荷与表面切向力的合力所导致的结果,最终导致配合面的微小变形。这表明微动磨损在纳米级别的微动磨损初期应首先是表面的晶界变形,而不一定微动磨损的结果就是接触表面的破坏。这种大面积接触的微动不同于一般小面积接触的微动,试验中出现的微动磨损现象也是纳米摩擦学中的另一典型的初期特征。     

粗糙表面弹性微动接触数值研究

由于实际工程表面多为粗糙表面,这里研究了粗糙表面对微动接触中压力和切向应力的影响。研究接触过程中法向载荷保持不变,切向载荷为周期性的交变载荷。首先,建立接触算法和模型,其算法核心是利用共轭梯度法(CGM)计算微动接触中的表面压力及切向应力并使用快速傅里叶变换(FFT)加快计算速度。然后,在验证算法正确的基础上,分析正弦和非高斯粗糙表面接触的压力和切向应力的分布,通过对光滑与粗糙表面的研究对比,表明:(1)在正弦表面接触切向应力分布呈现尺寸效应;(2)在非高斯表面接触中,切向应力分布跟光滑表面形状类似;同时由于粗糙峰存在,粗糙表面下的切向应力比光滑表面下的要大,研究粗糙表面微动接触对实际工程具有重要意义。     

燕尾型榫联接处微动摩擦的计算机仿真

对榫联接微动摩擦状态进行了计算机仿真,得到了榫联接在接触区上的正压力分布和摩擦系数分布的规律,为榫联接的微动疲劳强度的分析计算提供了数据。     

扭动微动摩擦力数值分析

为揭示扭动微动接触表面摩擦力分布规律及其对表面磨损的影响,进一步丰富和完善扭动微动损伤机理,基于试验中扭动微动摩擦扭矩的变化,利用ABAQUS用户子程序Fric引入动态变化的摩擦因数,对扭动微动表面摩擦力学行为开展数值模拟分析。摩擦扭矩数值模拟和试验结果的对比分析验证了数值模拟方法的正确性。接触表面摩擦力分布及与试验磨损形貌的对比分析表明:摩擦应力的剪切作用对表面材料损失起着至关重要的作用,不同滑移区摩擦应力分布不同,故呈现的磨痕形貌不同。     

表面粗糙度对微动摩擦特性的影响

通过实验研究,探讨了表面粗糙度对微动摩擦特性影响的作用。表面粗糙高时接触表面之间的摩擦系数会有明显增加,在微动状态下表面粗糙度对表面磨损影响不大。     

粗糙表面扭动微动磨损数值研究

基于三维W-M分形函数利用SolidWorks建立三维粗糙表面,同时利用Abaqus用户子程序Umeshmotion引入能量磨损准则,建立了三维球-粗糙面接触下的扭动微动数值模型,研究初始表面粗糙度对扭动微动摩擦磨损过程的影响。首先利用G-W模型的无量纲化接触面积解析解验证了粗糙面模型的合理性,同时通过与实验的磨损结果进行对比,进而验证了数值模型对扭动微动磨损预测的精确性和有效性。分析结果表明：表面粗糙度的改变对于扭动微动磨损有着显著的影响,其中磨损体积、摩擦耗散能以及磨损率都随着表面粗糙度的增加而增加,即在同等微动条件下会加剧表面磨损;摩擦激活能随着表面粗糙度的增加而减小,越粗糙的表面磨损激活的阙值越低,故减小初始表面粗糙度可有效降低扭动微动磨损。     

烟炱和灰尘颗粒对紫铜电接触微动磨损性能的影响

采用球/平面接触方式,在自制的电接触磨损试验设备上对紫铜进行电接触微动磨损试验,研究了表面附着的烟炱和灰尘颗粒对紫铜电接触微动磨损性能的影响。结果表明:表面附着灰尘颗粒时的接触电阻远高于附着烟炱颗粒的;烟炱颗粒具有减摩作用,其附着数量的增加会降低试样的摩擦因数,灰尘颗粒则相反;烟炱和灰尘颗粒的引入均延缓了试样的微动磨损,磨痕宽度、磨痕深度和磨损量均与附着颗粒的数量呈负相关。     

协调接触微动面裂纹萌生位置研究

为了探究协调接触条件下材料的微动疲劳失效机理,针对亚共晶铝硅合金ZL702A,使用有限元法建立了协调接触微动分析非线性模型,研究了试验条件下微动面的应力响应特征、断裂位置以及轴向载荷、法向载荷等因素对微动滑移量的影响,使用微动综合参数进一步验证了裂纹的萌生位置。结果表明:对于协调接触微动疲劳情形,微动表面并不一定必然存在微动滑移区,可能处于完全粘着状态,接触状态与轴向疲劳载荷、法向压力均有关系,微动滑移量几乎总是随轴向疲劳载荷的增加而增加,法向接触载荷越大,最大滑移量越小;如果存在微动滑移区,试件断裂位置处于粘滑过渡区;如果微动面处于完全粘着微动状态,试件断裂的位置处于压头与试件的接触边缘。     

使微动磨蚀最少的润滑脂

微动磨蚀的发生与机理当两个接触表面间存在小幅度振动的相对运动时所发生的表面损害现象,叫做微动磨损。微动磨蚀是微动磨损的一种形式,它包含一个化学反应,通常是在微动磨损界面上发生的一种氧化反应。这种现象也称为摩擦氧化、腐蚀疲劳、摩擦腐蚀、磨损腐蚀和表面色泽转     

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。     

弱电接点表面特性对其性能的影响

本文扼要要介绍了各类弱电接点材料的重要表面特性，讨论了镀层质量（孔隙率）和中间镀镍层对弱电接点件电接触性能的影响，并指出电接触润滑剂在防止电接触早期失效（微动腐蚀）方面的重要作用。     

螺纹联接件的微动损伤研究

从试验和数值分析两个方面研究了螺栓预紧力矩对ＬＹ１２ＣＺ铝合金双盖板对接螺纹联接件微动损伤的影响。在高频疲劳试验机上进行了微动试验,对接触表面间的微动损伤状况进行了观察分析。     

微动疲劳加载装置的设计及其在典型合金上的应用

以疲劳试验机为平台,设计开发了一套微动疲劳加载装置,进行了钛合金TC11与TC11接触、单晶高温合金DD3与粉末高温合金FGH95接触以及定向凝固高温合金DZ125与FGH95接触等三种不同材料配对的微动疲劳试验,并对TC11、DD3和DZ125三种材料的微动疲劳性能进行比较。结果表明:三种材料的疲劳裂纹均出现在微动接触区域,说明所设计的试验装置性能良好,法向载荷加载稳定,可用于微动疲劳试验;在相同的几何尺寸、载荷条件以及表面加工状况的试验条件下,沿晶体生长方向上的各向异性材料DD3和DZ125的微动疲劳寿命比各向同性材料TC11的高。     

西门子密集型母线分接单元电接触的应用与研究

为确保西门子密集型母线分接单元最重要部件的插脚和母线母排之间电接触的效果,研究分析了它们的电接触类型、微动情况和失效模式,并提出了预防措施。对额定电流≤400A的西门子母线插脚和母线母排设计方式进行了压力分析,结果表明,插脚与母线母排的电接触是安全和可靠的,能有效保证它们之间的导电效果,并防止它们之间的微动磨损,从而避免由于微动磨损而产生的高电阻膜层、表面损坏和化学侵蚀等因素而造成的电接触失效。