无润滑摩擦-疲劳复合损伤寿命变化规律及其影响因素分析

【摘要】：荷载摩擦副系统是指系统工作中存在和传递交变负荷的同时还进行着摩擦过程的一类机械系统。这类典型的系统普遍存在各类机械传动系统中,在这类系统的运行过程中,出现了摩擦—疲劳复合损伤,这种复合作用造成的损伤不是直接叠加,而是以一种复杂的方式交互作用。研究材料在摩擦和疲劳复合作用下的损伤规律,为该类机械系统设计提供基础。本文通过有限元数值仿真分析和实验研究相结合的方式开展了研究工作,主要研究内容有:1.根据研究的需要,结合原有的试验设备,完成了关键件的性能分析,基于LabVIEW完善了试验测试系统的开发。2.利用有限元方法开展了摩擦—疲劳复合作用下,材料样件复合损伤寿命变化规律研究。分析了当摩擦作用处于试件工作面中间位置及摩擦作用处于试件工作面左端位置时对弯曲疲劳寿命影响变化规律。3.通过试验测试与分析,提出了摩擦—疲劳复合作用下损伤寿命变化及重要影响因素。进行了弯曲疲劳试验和摩擦—疲劳复合试验研究。结果表明:(1)试件材料弯曲疲劳寿命对应力的敏感度不同。存在一个值或区间在应力小于这个区间内,弯曲疲劳寿命循环次数随应力的变化的敏感度较大;当应力大于这个区间后,弯曲疲劳寿命循环次数随着应力的变化的敏感度较小。(2)摩擦—疲劳复合作用处在试件中间位置时与径向拉力产生的应力最大值不重合,在径向拉力大时,摩擦—疲劳复合作用改变了试件的最大危险截面的位置,由试件工作面的左端变换到摩擦作用的位置。(3)摩擦作用与疲劳作用的最大应力重合时,断裂位置在最大应力处,也即摩擦约束位置。4.通过扫描电镜测试分析了摩擦—疲劳复合作用断口形貌变化特征。