梳理机用齿条微动磨损与微动疲劳分析（上）

从微动学的基本观点出发,对梳理机用齿条工作过程中可能产生的微动磨损和微动疲劳的机理及影响因素进行了较深入的分析,指出：在微动条件下发生在齿条和滚筒接触界面和亚表层的微动磨损和微动疲劳裂纹可能严重损害齿条的工作性能,降低包卷齿条的可靠性寿命;对齿条在梳理过程中的应力状态的进行了分析,给出了接触表面层和亚表面层作用的主应力、剪切应力、法向应力的数学模型。     

评定钢丝的微动摩擦磨损参数研究

以点接触式提升钢丝绳为研究对象，在实验室建立了钢丝绳中钢丝的微动磨损模型．在自制的钢丝微动磨损试验机上进行微动磨损实验，考察了接触载荷、微动时间和振幅的变化对钢丝试样磨损深度的影响，并用综合参数pv值和pvt值评定微动磨损深度的变化．结果表明，相同微动时间下磨损深度随pv值的增加而增大，相同接触载荷下磨损深度随pv值增大而减小，磨损深度和综合参数pvt值之间基本成线性关系．同时通过微动过程中摩擦系数的变化、磨损产生的磨屑以及磨痕形貌，分析微动磨损过程中磨损机制随微动实验条件的变化规律。     

45号钢微动疲劳门坎值特性研究

通过中断性试验研究了45号钢的微动疲劳门坎值,并对不同微动次数下接触面的裂纹特征进行了观察.试验测得45号钢显著存在一个微动疲劳门坎值,微动次数直至超过微动疲劳门坎值时,微动才会使试样疲劳寿命显著下降.以试样上预定的微动循环次数与全微动下试样疲劳基准寿命的比值表示,其微动疲劳门坎值大约在20％～40％范围内.改变载荷条件,该门坎值仍保持在20％～40％范围内;显微观察显示,在微动循环次数超过门坎值之后,在接触磨损面上几乎都能观察到明显的大裂纹.     

循环载荷应力比对微动疲劳特性的影响

自行设计了实验装置, 研究了柱面—平面接触形式45 号钢在不同应力比(R =0 .00 , 0.25, 0 .50)轴 向循环载荷作用下的微动疲劳特性.确定了各应力比轴向循环载荷作用下的S ― N 曲线, 并对微 动疲劳断裂裂纹位置及断裂特征作了分析.研究结果表明:相同轴向循环载荷应力幅下, 微动疲劳 寿命随着轴向循环载荷应力比的增大而有所降低;微动疲劳断裂裂纹位置都在接近于接触中心而 又略偏于桥脚外侧的位置;在高应力比下断口截面上裂纹扩展的痕迹更明显, 断口截面更规则.     

微动接触应力的数值分析

采用有限元方法，分析了半圆柱与平板间径向微动接触区和切向微动接触区内的应力分布。由ES52100钢制成的半圆柱体具有稳定的变形特征，但由1020钢或纯铁制成的平板则常常处于可变的变形状态，通过往复压缩实验发现，1020钢具有明显的循环软化特征，从而将增大摩擦阻力；而纯铁具有明显的循环硬化特征。进一步发展虚拟接触载荷法，以动态变化的摩擦系数模拟真实的微动接触过程。在靠近微动接触区的边缘处，存在一个不稳定的接触区，其内部有剧烈的应力振荡，该区域是一个混合粘着一滑动区，并随微动时间的增长而逐步扩展，最后引发微动磨损或微动疲劳。     

基于ANSYS有限元的微动疲劳接触特征分析

接触压力是影响构件微动疲劳寿命的关键因素之一.微动疲劳实验中,桥式微动装置可以合理控制接触压力,以便分析接触压力对构件疲劳寿命的影响规律.基于数值分析法,建立桥式微动装置的有限元模型来研究接触特征;考虑微动桥自身弯曲的影响,分析了接触副上节点的应力应变分布规律,提出了特征接触区域的判断方法.     

AM60B镁合金在滑移区的微动磨损行为研究

研究了AM60B镁合金在滑移区的微动磨损行为。考察了摩擦因数和磨损体积随循环次数、载荷和频率的变化及磨损表面形貌，探讨了其微动磨损机理。结果表明：AM60B镁合金的微动磨损可分为开始阶段、二体接触向三体接触过渡阶段和稳定阶段3个阶段。在不同的阶段，摩擦因数和磨损体积的变化及磨损机制各有特点；此外，磨损体积随着法向载荷的增加而增大，但随着频率的增大而减小。     

接触形式对微动疲劳的影响研究

微动疲劳试验的典型接触形式主要有平面-平面和圆柱面-平面这两种,分别构成了面接触和线接触.为了获得这两种接触形式对微动疲劳的不同影响,经过有限元软件模拟计算,自行设计了实验装置,研究了45号钢在不同接触形式下的微动疲劳特性,确定了3种不同条件作用下的Sa―N曲线,并在实验过程中观察了磨屑的溢出等现象.研究结果表明:相同循环应力幅下的微动疲劳寿命,线接触下的寿命明显的比面接触下低,而不同圆柱面半径下的线接触在高循环应力幅下差别不大,低循环应力幅下,寿命随着圆柱面半径的增大而有所降低.通过实验发现,相比面接触形式,线接触下的红褐色磨屑溢出更早也更多.     

机械设计中的微动和微动疲劳

本文论述了机械设计中涉及到的微动作用和微动疲劳的概念，并对微动疲劳失效的分析、预测和预防进行了探讨。     

扭动微动接触表面摩擦行为数值模拟

为研究扭动微动磨损接触表面摩擦行为,通过Abaqus中Fric用户子程序引入随时间和空间变化的摩擦系数模型(模型中参数由实验确定),对扭动微动表面摩擦扭矩和变形行为进行模拟。分别对完全滑移机制下不同角位移幅值和循环周次的动力学行为进行了实验研究和数值模拟,对比实验和数值分析结果,位移-扭矩曲线的形状和数值较好吻合,说明采用的变化摩擦系数模型可较好模拟接触体界面的摩擦系数演化及变形行为。     

Effect of fretting amplitudes on fretting wear behavior of steel wires in coal mines

Given that fretting wear causes failure in steel wires, we carried out tangential fretting wear tests of steel wires on a self-made fretting wear test rig under contact loads of 9 and 29 N and fretting amplitudes ranging from 5 to 180 μm. We observed morphologies of fretted steel wire surfaces on an S-3000N scanning electron microscope in order to analyze fretting wear mecha-nisms. The results show that the fretting regime of steel wires transforms from partial slip regime into mixed fretting regime and gross slip regime with an increase in fretting amplitudes under a given contact load. In partial slip regime, the friction coefficient has a relatively low value. Four stages can be defined in mixed fretting and gross slip regimes. The fretting wear of steel wires in-creases obviously with increases in fretting amplitudes. Fretting scars present a typical morphology of annularity, showing slight damage in partial slip regime. However, wear clearly increases in mixed fretting regime where wear mechanism is a combination of plastic deformation, abrasive wear and oxidative wear. In gross slip regime, more severe degradation is present than in the other regimes. The main fretting wear mechanisms of steel wires are abrasive wear, surface fatigue and friction oxidation.     

渐开线花键副微动磨损疲劳寿命预估

为准确预估渐开线花键副微动磨损疲劳寿命,在假设微动磨损与微动疲劳共同作用的情况下,对某型机主减速器花键副的微动损伤机理进行研究.分析国内外现有的微动疲劳预测方法,在传统SWT法预估疲劳寿命的基础上,忽略疲劳发生的位置和方向,给出花键副的损伤累积计算方法,在给定工况下预估航空花键副微动磨损疲劳寿命.结果表明:花键副微动作用过程中,微动磨损与微动疲劳互相竞争互相抑制,最终导致花键副在两种微动模式共同作用下发生疲劳失效;花键副的疲劳寿命随着SWT值的增大而减小.提出的损伤累积模型能较准确地反映微动磨损对微动疲劳的作用,为花键副的设计和维修提供了数值参考,也为进一步研究考虑齿侧间隙时的花键副微动磨损疲劳寿命预估提供了依据.     

Fretting wear of steel wires in hoisting ropes

To investigate the fretting wear of steel wires in hoisting ropes, specimens were made of 6 × 19 point contact ropes. A model for the fretting wear was developed and a fretting wear test rig was designed in laboratory. A series of experiments were performed on this test rig. The wear volume was taken as a characteristic parameter to describe the fretting wear in relation to the contact load, reciprocating cycles and amplitude. Moreover, the wear mechanisms were discussed in the fretting process.     

35 kV老旧导线的微动腐蚀与寿命预测研究

建立老旧导线微动腐蚀的模型,对老旧导线进行微动腐蚀和微动疲劳试验,对比分析腐蚀对于老旧导线的损伤形态,根据Miner线性累计理论对微动腐蚀和微动疲劳下的老旧导线进行寿命预测。结果表明：根据规范配置的腐蚀溶液模拟得到的1天的腐蚀速率与服役中后期的老旧导线的1年的腐蚀速率吻合性较好;根据微动腐蚀试验及剩余寿命计算的模型预测得出老旧导线的剩余寿命为30年,说明老旧导线在盐雾腐蚀环境下的微动疲劳上满足受力要求。     

金属的微动损伤特性

本文以45号钢及 LC4铝合金为研究对象,探讨微动损伤机理及其对疲劳强度的影响。试验结果证实,微动损伤使上述材料的疲劳极限降低了30%～55%左右。微动损伤形貌的扫描电镜分析指出,损伤区内产生并聚集了大量的球形微粒,它们是由脱离基体的金属碎片在连续微动作用下被轧压成具有较高含氧量的微粒组成。微粒嵌入金属表面形成“微动斑”,这是导致疲劳裂纹萌生的重要原因。分析还发现,在微动疲劳寿命的1/5时,磨粒及损伤区内的氧化铁相对含量急剧增加,这与扫描分析中观察到的在试件疲劳寿命的1/5时,在损伤区周界出现破坏性裂纹大致相对应。     

钢芯铝绞线微动疲劳机理及其疲劳寿命的研究进展

微动疲劳普遍存在于钢芯铝绞线中,在长期的使用过程中,微动磨损及腐蚀同时存在,共同损害输电线路,造成巨大的隐患。综述了钢芯铝绞线的微动疲劳研究进展,介绍了钢芯铝绞线的微动疲劳机理、裂纹萌生和扩展机制及其影响因素。结合超高压输电导线结构特性及受力特性,基于非线性强度退化模型,研究了钢芯铝绞线的疲劳寿命,并提出了一些尚待研究与探索的问题。     

榫联接处微动摩擦的计算机仿真

对榫联接微动摩擦状态下的计算机仿真，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。     

Fretting corrosion of surgical 316L stainless steel in saline solutions

A new simulation system for the laboratory investigation of fretting wear is developed. It consist of a mechanism device, a electrochemical cell and a datum acqulsition and process software. Fretting of surgical 316L stainlesssteel in saline is studied. The results show that electrochemical corrosion is enhanced by fretting and anodic currentdensity under fretting is 100 times than static condition. Fretting corrosion is a mechanic -elec trochemical al Process.