基于临界面法的高强度铸造铝合金微动疲劳特性研究.pdf

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1、２０１６年６月润滑与密封Ｊｕｎ?２０１６第４１卷第６期ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４１Ｎｏ?６ＤＯＩ：１０?３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?０２５４－０１５０?２０１６?０６?０１４基于临界面法的高强度铸造铝合金微动疲劳特性研究蔡强张翼李闯秦健健（中北大学机械与动力工程学院山西太原０３００５１）???摘要：用ＡＮＳＹＳ对高强度铸造铝合金的微动疲劳特性进行仿真模拟，得到接触面上的应力、应变分布规律；基??于ＳＷＴ临界面法预测微动裂纹的萌生位置，用实验值拟合得到微动疲劳寿命预测参数并用临界面法预测微动疲劳寿??命。结果表明：在法向夹紧力不变

2、时，微动疲劳寿命会随着轴向力的增大而减小，且轴向力存在一个临界值，超过这???个临界值，构件寿命会急剧下降。在ＨＹＳ⁃１００型微动疲劳试验机上对高强度铸造铝合金的微动裂纹萌生位置及寿命进??行实验验证。结果表明，ＳＷＴ临界面法预测裂纹萌生位置与试件实际断裂位置一致，预测寿命与实际寿命在误差允许????范围内。??关键词：铝合金；微动疲劳；寿命预测；微动磨损中图分类号：ＴＨ１１７?１文献标志码：Ａ文章编号：０２５４－０１５０（２０１６）０６－０６５－０４ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＦｒｅｔｔｉｎｇＦａｔｉｇｕｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨｉｇｈＳｔｒｅｎｇｔｈＣａ

3、ｓｔＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙＢａｓｅｄｏｎＣｒｉｔｉｃａｌＰｌａｎｅＭｅｔｈｏｄＣＡＩＱｉａｎｇＺＨＡＮＧＹｉＬＩＣｈｕａｎｇＱＩＮＪｉａｎｊｉａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，ＴａｉｙｕａｎＳｈａｎｘｉ０３００５１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｆｒｅｔｔｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｃａｓｔＡｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＡＮＳＹＳ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｔｒａｉｎｄｉｓｔｒｉ

4、ｂｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｕｒｆａｃｅｗａｓｇｏｔ．ＴｈｅｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｌｏｃａｔｉｏｎｗａｓｐｒｅｄｉｃｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＳＷＴｃｒｉｔｉｃａｌｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｆｒｅｔｔｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｆｉｔｔｅｄｂｙｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｖａｌｕｅｓ，ａｎｄｔｈｅｆｒｅｔｔｉｎｇｆａ⁃ｔｉｇｕｅｌｉｆｅｗａｓｐｒｅｄｉｃｔｅｄｂｙｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓ

5、ｉｎｇｏｆｔｈｅａｘｉａｌｆｏｒｃｅ，ｔｈｅｆｒｅｔ⁃ｔｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｉｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｓｔａｎｔｃｌａｍｐｉｎｇｆｏｒｃｅ．Ｔｈｅｒｅｉｓａｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｏｆａｘｉａｌｆｏｒｃｅ，ｏｎｃｅｂｅｙｏｎｄｔｈｉｓｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅ，ｔｈｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｃａｓｔＡｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｗｉｌｌｄｅｃｒｅａｓｅｓｈａｒｐｌｙ．Ｔｈｅｆｒｅｔｔｉｎｇｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａ⁃ｔｉｏｎｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｌｉｆｅｔｉｍｅｏｆｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｃａｓｔ

6、ＡｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｗｅｒｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙｖｅｒｉｆｉｅｄｏｎｔｈｅＨＹＳ⁃１００ｆｒｅｔｔｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｉｎａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｌｉｆｅａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｌｌｉｆｅｓｐａｎａｒｅｗｉｔｈｉｎｔｈｅｌｉｍｉｔｓｏｆｔｈｅｅｒｒｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｌｕｍｉｎｉｕｍａｌｌｏｙ；ｆｒｅｔｔｉｎｇｆａｔｉｇｕｅ；ｌｉｆｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；

7、ｆｒｅｔｔｉｎｇｗｅａｒ在受小的相对振幅运动的２个组件之间，一旦被力在接触表面上具有累积效应，当微动裂纹萌生时，连接的组件受循环疲劳载荷的作用，其表面就很容易接触区应力梯度急剧升降。产生微动疲劳。通常在振动环境下，“近似紧固”的微动是典型的摩擦行为，由于小裂纹总是隐藏在［１］机械配合件的接触表面会发生微动疲劳破坏。如螺两接触面之间，使得微动裂纹难以在第一时间发现，栓和铆钉连接、航空发动机的花键联轴器、机体和主而微动疲劳破坏往往具有突发性，加剧了灾难后果。轴承盖的接触面等。微动疲劳破坏的过程分为裂纹萌因此对构件的微动疲劳裂纹萌生位置及寿命进行预测生阶段和

8、裂纹扩展阶段，当微裂纹扩展到材料内部［３－５］具有重要的意义。本文作者采用ＳＷＴ临界面法研时，