微动磨损与微动疲劳寿命的计算与分析方法

微动损伤常见于工程中,可使紧固件松动,疲劳寿命减少和腐蚀增加,造成较大的安全隐患和经济损失.微动损伤的试验耗时耗力,还不宜损伤的直接观察,辅以计算模拟和分析十分必要.本文重点介绍微动磨损和微动疲劳寿命计算的一些方法和分析准则.其中,微动磨损计算主要介绍基于Archard公式,结合有限元计算的分析方法,以及相应的多层节点更新方法.对于微动疲劳寿命的计算和分析,主要介绍基于多轴疲劳临界面准则的判别准则,尤其是基于能量准则的Smith-Watson-Topper参数.重点介绍如何在微动条件下实现磨损与疲劳寿命的耦合求解,以及损伤的累积和破坏的判定.通过一个简单算例说明了微动磨损对其疲劳寿命可有很大的影响.

反对称犬骨状连接试件的应力分析及寿命研究

对反对称犬骨状连接试件进行疲劳试验,并通过有限元分析,研究孔周应力分布,验证基于应力应变的多轴疲劳预测模型。试验和有限元分析表明,疲劳裂纹一般首先在双犬骨板交界处附近的螺钉孔形成;沉头螺钉连接,使得应力峰值偏向两板交界处;基于应力应变的多轴疲劳寿命预测模型估计试件的疲劳寿命误差为14.5%。

316L不锈钢构件弯曲微动的有限元模拟及其疲劳寿命预测

利用ABAQUS软件对316L不锈钢构件的弯曲微动过程进行了有限元模拟,采用SWT多轴疲劳准则预测了弯曲微动裂纹萌生的位置和构件的疲劳寿命。结果表明:三维模型模拟显示上表面接触中心沿平板宽度方向的接触压应力分布呈边缘大、中间小的趋势,但最大值并未出现在最边缘,而是在非常靠近边缘的地方;随着弯曲载荷的增大,边缘最大接触压应力随之增大,中间压应力则随之降低直至为零,即随着弯曲载荷的增大,翘曲现象更加严重;疲劳裂纹最易萌生于距接触表面约93μm的次表层,构件疲劳寿命的预测值与试验结果吻合较好。

涡轮盘多轴低循环疲劳寿命预测及试验验证

应用单轴及多轴疲劳寿命预测的Von Mises等效应变模型和临界平面模型对某两级涡轮盘传动臂销钉孔的疲劳寿命进行预测.组装和调试了全尺寸两级涡轮盘联合试验件,在旋转试验器上完成了低循环疲劳试验,得到两级涡轮盘传动臂销钉孔试验失效寿命.预测寿命与试验寿命对比分析显示单轴和VonMises等效应变模型预测误差较大;临界平面模型误差较小,尤其是拉伸型失效SWT(Smith-Watson-Topper)模型误差为9.26%.

微动垫夹持刚度对微动疲劳寿命的影响分析

以单卡头式微动疲劳试验装置为对象,设计了不同微动垫夹持型式的微动疲劳试验装置,建立了两种试验装置的物理模型,结合理论分析和有限元数值仿真,从微动垫夹持刚度的角度分析了影响微动疲劳寿命的主要因素,并进行了试验对比验证。结果表明:夹持刚度的减小对SWT(Smith-Watson-Topper)微动疲劳损伤参量的最大值及位置影响较小,且使其在接触区域的分布趋于对称,可显著地降低相对滑移幅值,进而减小微动疲劳过程中的磨损程度;与夹持刚度较大的试验装置相比,夹持刚度较小的试验装置测试得到的微动疲劳试验寿命较长。