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316L不锈钢弯曲微动疲劳特性的数值模拟研究

蒋春松  
【摘要】:微动疲劳普遍存在机械行业、核反应堆、航空航天、铁路、汽车、电力工业和电信装备等领域的紧配合部件中。随着高科技的不断发展,对高精度、长寿命、高可靠性以及各种工况条件的苛刻要求,微动疲劳的危害日益凸显,现已成为了一些关键零部件失效的主要原因之一。因此,微动疲劳的研究受到了越来越多国内外学者的关注。目前绝大多数的研究工作主要是针对拉压微动疲劳开展,而对弯曲微动疲劳的研究较少,且研究尚不够系统。 本文是在316L不锈钢弯曲微动疲劳的试验研究基础上,开展的其ABAQUS有限元数值模拟。通过有限元计算对试验中的现象进行了阐释,如疲劳裂纹萌生位置、疲劳寿命预测以及试验中的翘曲现象。主要的研究内容有: (1)采用平面应变模型分析了弯曲微动疲劳过程中的接触状态,讨论循环载荷、摩擦系数和法向载荷对接触表面的应力应变的影响; (2)建立了三维实体模型分析了接触面上的压应力及摩擦切应力分布,验证了试验中观察到的翘曲效应; (3)建立了考虑弯曲效应的三维实体模型计算结果转换的平面应变模型; (4)采用临界平面法的多轴失效准则SWT模型来预测接触区域的裂纹萌生位置及其疲劳寿命,其预测的疲劳寿命与实验结果非常吻合。


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