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微动疲劳损伤机理及其防护对策的研究

微动疲劳损伤广泛存在于各种机械构件中。微动疲劳损伤会加速受微动作用构件的接触表面及表层裂纹的萌生和扩展,从而大大降低构件的疲劳寿命,甚至造成灾难性事故。本文通过进行微动疲劳实验,并结合有限元分析,对微动疲劳损伤机理和防护措施进行了较为系统深入的研究。主要内容包括:1、通过进行微动疲劳实验,对试样在微动疲劳损伤不同阶段的微动接触区表面相貌、损伤区截面以及磨屑层等对象进行了观察分析,并结合摩擦系数等参数,研究了试样在微动疲劳损伤过程中损伤形式的演变过程及其损伤机理。2、研究了TC4钛合金表面激光淬火技术对微动疲劳损伤机理和微动疲劳寿命的影响。本文中以TC4钛合金试样表面激光淬火为研究对象,对微动疲劳损伤防护技术进行了实验研究。结合实验结果,分析了激光表面淬火技术对提高构件抗微动疲劳损伤能力和微动疲劳寿命的效果,并对其机理进行了研究。3、根据微动接触副的几何结构和接触状态,建立了微动疲劳损伤的有限元模型,并采用该模型进行了有限元计算分  (本文共103页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

高低周复合载荷下燕尾榫结构微动疲劳寿命研究

航空发动机大量采用榫连接、螺栓/法兰连接和套齿连接结构。受航空发动机工况变化和振动载荷的作用,这些结构容易出现微动疲劳。每年微动疲劳给世界航空发动机用户造成巨大的经济损失。由于微动疲劳问题的复杂性,现有的微动分析与微动疲劳寿命预测方法难以满足工程使用要求,因此,开展榫连接微动疲劳试验与寿命预测方法研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文根据微动疲劳领域的研究进展,基于大量的燕尾榫连接结构的微动疲劳试验,深入研究了榫连接结构的微动疲劳寿命预测方法,提出了基于微动综合参数与裂纹扩展混合微动疲劳寿命预测模型,并对目前常用的经验预测模型进行了改进,发展了经验预测模型,同时论文还进一步探讨了影响榫连接微动疲劳寿命的主要因素。论文首先对燕尾榫连接结构模拟试验件进行了四种载荷工况下的高低周复合微动疲劳试验和典型试验件的断口分析。为了有效确定试验件的裂纹萌生寿命,论文提出了基于断裂力学方法的裂纹萌生寿命试验数据处理技术。该技术利用试验监测所得...  (本文共112页) 本文目录 | 阅读全文>>

《南京航空航天大学学报》2002年05期
南京航空航天大学学报

45~#钢微动疲劳特性的研究

微动疲劳发生于两零件的接触表面间 ,紧密接触表面间的微幅滑动是产生微动疲劳的重要因素。微动疲劳导致零部件的强度显著降低 ,是引发意外失效事故的重要原因之一 ,因此研究材料的微动疲劳特性具有重要的...  (本文共4页) 阅读全文>>

西南交通大学
西南交通大学

两种典型金属材料扭转微动疲劳行为及损伤机理研究

微动疲劳损伤广泛存在于航空航天、铁路、核电等领域,并成为许多重大设备关键零部件失效的主要原因之一。大量工业实践表明,机械构件的疲劳寿命由于微动损伤作用将出现大幅的下降,而关键性零部件的提前失效带来的事故也将是灾难性的。在微动的研究领域,根据构件受载荷方式不同,往往将微动疲劳简化为三种简单的基本模式:即拉-压(拉)微动疲劳、弯曲微动疲劳和扭转微动疲劳,而实际工况中零部件所受到的载荷形式通常是其中两者甚至是三者之间的相互耦合。目前,国内外学者对微动疲劳领域的研究大多集中在拉-压(拉)微动疲劳和弯曲微动疲劳,而对扭转微动疲劳的研究报道却较少。因此,系统研究扭转微动疲劳行为并揭示其失效机理,不仅对认识扭转微动疲劳损伤机理,完善微动摩擦学理论有重要的科学意义,并可对抗扭转微动疲劳损伤失效的工程运用具有一定理论指导意义。本研究基于拉-扭多轴疲劳试验机,自主设计了一套能保持恒定载荷的法向气动加载装置。试验采用圆柱/圆柱垂直交叉的点接触方式,在...  (本文共135页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

不同温度下TC11钛合金微动疲劳寿命的模型与试验研究

微动疲劳现象在于航空领域中很普遍。与普通疲劳相比,它会显著降低构件的寿命。由于从航空发动机的压气机低压段到高压段的温度变化较大,为了确保发动机的安全,研究发动机钛合金构件在不同温度下的微动疲劳行为非常重要。因此,本文开展了不同温度下的微动疲劳试验研究,建立了考虑温度的微动疲劳寿命预测模型。主要的研究工作和研究结论如下:首先,设计了一种适用于高温的单卡头式微动疲劳试验装置,该装置采用应力环横向加载、高温桶式电阻炉加热以及水冷和风冷结合冷却方式。试验装置具有以下优点:应力环的凸台和梯形螺纹能够很好地起到防松的作用,应力环经强度校核满足高温微动疲劳试验的横向加载要求;对中保持及刚度增强装置能够解决单卡头式微动垫对应力环装置带来的对中不准和夹持刚度下降的问题;高温桶式电阻炉经温控仪控温能保证加热温度的稳定。其次,以钛合金TC11为微动疲劳试验材料,开展不同温度下的微动疲劳试验研究,试验发现TC11试验件的微动疲劳裂纹萌生阶段占总寿命的绝...  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

激光强化工艺对TC11材料的高温微动疲劳寿命影响研究

微动疲劳损伤在连接结构中十分常见,该损伤会加速材料的疲劳失效,大大降低结构的安全性。因此,人们尝试利用各种表面防护技术来增强材料抗微动疲劳损伤的能力。激光冲击强化作为一种新型的表面强化技术,经过了近几十年的迅速发展,在提升材料疲劳寿命方面展现出了巨大潜力。然而,目前针对激光冲击强化工艺下的高温微动疲劳研究还较少,对于激光冲击强化工艺在高温环境下抗微动疲劳损伤的能力尚不明确,因此本文开展了激光冲击强化后构件的高温微动疲劳试验,分析了激光冲击强化对微动疲劳的影响机制,并对相应的高温微动疲劳寿命进行了预测,上述工作都可以为激光冲击强化在抗高温微动疲劳领域提供参考,具有一定的理论意义和工程参考价值。本文主要的研究内容如下:激光冲击强化工艺参数的选取及强化后TC11材料表面特性研究。以激光冲击强化试验原理和室温下激光冲击强化后试验件的微动疲劳试验结果为基础,选取功率密度为4.8GW/cm~2的激光对TC11钛合金材料开展激光冲击强化试验,...  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>