轴承钢滚动接触疲劳亚表面夹杂处损伤分析

轴承钢在滚动接触疲劳(RCF)中失效的主要原因之一是亚表面白蚀区(WEA)的形成.本文中从塑性应变累积引起剪切局域化新的角度对WEA进行了研究.通过耦合晶体塑性和相场损伤理论建立了损伤演化本构模型,研究了非金属夹杂处塑性应变累积和损伤演化.研究表明,接触疲劳载荷引起的塑性应变局域化导致了剪切带的形成.剪切带的形貌、取向和应变与WEA的一致,表明WEA实际上是应变局域化的剪切带.晶体取向对WEA损伤的形成和发展有很大的影响,WEA仅在择优的晶体取向下形成.与软夹杂周围的剪切带和损伤演化不同,硬夹杂处的剪切带与夹杂相切,形成的4条剪切变形带将夹杂“包围”.剪切带内部处于高应变和低应力的状态,带中心处应变达到最大,随带宽两侧急剧减小,而中心处应力却最小,几乎为零,沿带宽两侧增大,这说明裂纹在剪切带内萌生和扩展.该结论阐明了裂纹和WEA形成的关系,即裂纹是在WEA形成过程中因应变不协调产生,而非裂纹先产生,裂纹上下表面相互摩擦导致WEA形成.

基于晶体塑性模型与内聚力单元模拟的接触疲劳亚表面原奥晶界裂纹萌生

材料在接触疲劳载荷下亚表面裂纹的萌生是其主要损伤模式之一.采用晶体塑性模型耦合内聚力单元,模拟高强钢在滚动接触疲劳载荷下亚表面原奥氏体晶界处的疲劳裂纹萌生.基于内聚力模型的损伤起始准则和疲劳损伤演化规律,并利用USDFLD子程序将内聚力单元的疲劳损伤与晶体塑性模型结合,计算了滚动接触疲劳加载下的损伤随循环次数的累积.对Voronoi模型下的疲劳裂纹萌生进行了模拟,研究了晶体取向对裂纹萌生的影响.结果表明,裂纹的萌生受剪切应力主导,萌生位置在最大剪切应力范围内,模拟结果和试验观察一致.晶粒取向对裂纹萌生位置与萌生寿命有显著影响.

柱塞泵配油盘涂层技术研究现状

配油盘是柱塞泵中的关键摩擦副,提高配油盘的自润滑性,可有效延长柱塞泵的使用寿命。介绍了柱塞泵配油盘涂层技术的研究现状,包括电镀技术、磁控溅射技术、激光熔覆技术、热喷涂技术、固体润滑涂层技术,基于环保性、生产效率、耐磨性、成本四方面对各种涂层技术进行了分析对比。

原位生成界面的第一性原理-内聚力建模

激光熔覆技术制造(TiBw+TiCp)/Ti复合材料时颗粒与基体间为原位生成界面,为探究原位生成界面力学性能,用第一性原理和内聚力模型计算具体的界面结合强度。用Abaqus建立压缩模型,导入计算出的界面结合强度,分析其颗粒形貌的变化,并对不同应变率下的压缩试验进行验证。结果表明:位于剪切带上的TiB颗粒断裂,TiC颗粒尺寸较小且为球形,无显著变化。

轴承游隙与残余应力对轴承疲劳寿命的影响

滚动轴承的径向游隙与残余应力对轴承寿命有着很大的影响,为深入理解游隙与残余应力的影响规律,研究6308深沟球轴承在不同游隙和残余应力下的疲劳寿命.通过使用三维建模软件SolidWorks建立深沟球轴承的三维模型,采用ABAQUS有限元分析软件仿真得到深沟球轴承的接触应力分布.基于接触区的最大应力,对深沟球轴承的接触疲劳寿命进行预测.结果表明:当残余应力一定时,轴承游隙从4μm增加到16μm,轴承内外圈滚道与滚动体的接触面积降低,使轴承寿命平均缩短了24.80%;当轴承游隙一定时,残余压应力从0增加到500 MPa,可部分抵消径向载荷所产生的不利影响,平均应力减小,轴承寿命平均增加了35.30%.该模拟结果为轴承寿命的研究提供了一定的理论支撑和依据.

碳氮共渗对马氏体钢轴承内圈接触疲劳寿命和失效机理的影响

对GCr15马氏体钢轴承内圈分别进行常规热处理和碳氮共渗+深冷+回火处理(简称碳氮共渗处理),通过对比研究了碳氮共渗对试验钢接触疲劳寿命及失效机理的影响。结果表明:碳氮共渗处理内圈试样中的碳化物比起常规热处理内圈试样更加均匀、弥散、细化,表面显微硬度和残余应力均显著提高;碳氮共渗处理内圈试样的额定寿命L_(10),特征寿命L_(63.2)和中值寿命L_(50)分别约为常规热处理内圈试样的5.3倍,6.7倍和6.6倍;常规热处理和碳氮共渗处理内圈试样的接触疲劳失效损伤机理均为剥落,碳氮共渗处理后的亚表面裂纹萌生位置更深,亚表面二次裂纹的萌生与主裂纹的扩展得到抑制,抗接触疲劳性能得到提升。

铝合金/碳纤维增强热塑性复合材料激光旋转焊接数值仿真分析

为探索7075铝合金与碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)在激光焊接过程中的连接机理,研究不同工艺参数对焊接质量的影响规律,对7075铝合金/CFRTP激光高速旋转焊接温度场分布开展有限元仿真分析。建立了铝合金/CFRTP激光高速旋转焊接的数学模型和有限元模型,利用有限元软件对焊接过程中的温度场进行仿真分析,并研究激光功率、焊接速度、光斑半径对接头熔宽、熔深的影响规律。同时,开展铝合金/CFRTP激光高速旋转焊接实验,与数值模拟结果进行对比。结果表明,有限元模型能够有效预测焊接过程中接头的温度场分布;激光功率、焊接速度、光斑半径等工艺参数对熔宽、熔深有着重要的影响;理论仿真结果与实验结果基本吻合,有限元仿真能为实现铝合金/CFRTP之间高质量焊接提供理论指导。