多轴微动疲劳损伤行为VIP免费

第40卷第1期2012年1月同济大学学报(自然科学版)JOI瓜NAI．0F1℃匝旧IUNⅣERSITY(NAn瓜AI，SCIENCE)V01．40No．1Jan．2012文章编号：0253．374X(2012)01—0077．04130I：10．3969／j．issn．0253．374x．2012．01．014多轴微动疲劳损伤行为刘兵1’2，何国球1’2，蒋小松1’2，朱昊昊3(1．同济大学材料科学与工程学院，上海201804；2．上海市金属功能材料开发应用重点实验室，上海201804；3．西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都610031)摘要；通过柱面对柱面的接触方式，对35CrMoA钢在拉扭复合载荷作用下的低周微动疲劳特性进行研究。并采用光学显微镜和扫描电子显微镜对微动疲劳试样的微动斑和断口形貌进行观察，讨论分析了微动摩擦磨损对材料微动疲劳失效行为的影响。结果认为，微动区产生的氧化物磨屑加剧了表层材料的磨损，微动摩擦还促使疲劳裂纹源加速萌生，最终使材料在微动摩擦磨损区边缘断裂失效。关键词：微动疲劳；失效分析；断口形貌中图分类号：TGl42．42文献标识码：AMulti-axialFrettingFatigueBehavior删挠叼1～，衄Guoqiul”，JIANGXiaoson91”，ZHUM／nhao3(1．CollegeofMaterialsScienceandEngineering。TongjiUniversity。Shanghai201804．China)2．ShanghaiKeyLaboratoryforR＆DandApplicationofMetallicFunctionalMaterials，Shanghai201804，a：lilla；3．NationalPowerTractionKeyLaboratory，SouthwestJiaotongUniversity．Chengdu610031。china)Abstract：n屺modelofcylindershapesurfacecontactwasappliedtotheinvestigationoffrettingfatiguefailurecharactersof35CrMoAundermulti-axialcyclicloading．Andthefrettingwearscarandfracturemorphologywereexaminedbyopticalmicroscopeandscanningelectronicmicroscope．Theeffectoffrettingwearonmaterialfatiguefailurewasdiscussed，too．Resultsofthisstudyindicatethattheoxidedebrisproducedinthewearscarplayimportantrolestosurfacematerialdamage；frettingweal"canacceleratetheinitiationoffrettingfatiguecrackandleadtomaterialfailureattheboundaryoffrettingandnon-frettingarea．Keywords：frettingfatigue；failureanalysis)fractography机械系统和工程设备经常在有机械振动的环境中服役，其构件在连接处存在接触压力，则接触表面在循环载荷作用下发生微小幅度的相对位移滑动．在机械工程中人们称这种由于接触部位同时存在周期性振动和微小幅度的往复滑动为微动，微动造成的摩擦磨损使构件加速失效的疲劳破坏过程称为微动疲劳(frettingfatigue，FF)[i-3]．微动疲劳的早期是一种摩擦磨损行为[4]，破坏机械构件表面材料的完整性，从而促进疲劳裂纹的萌生，并使其加速扩展，使零构件的疲劳强度及寿命大幅度降低睁7。．微动疲劳现象广泛地存在于各类机械和结构中[8-10‘，如部件的过盈配合、燕尾槽、螺栓连接、轮轴连接、键槽连接、汽轮机、缆线连接部位等．微动疲劳问题已引起工程界的广泛关注．影响微动疲劳的参量较多Ll2I，而且这些参量又互相影响，目前对于微动疲劳机理的认识还较模糊，使得在设计中对微动疲劳进行有效的预防还存在困难．因此对微动疲劳的机理进行研究具有重大的实际意义．目前，人们对材料在单轴拉伸循环载荷下的微动疲劳特性进行了大量的研究工作，而对材料在多轴复合载荷作用下的微动疲劳特性研究还较少．35CrMoA钢是目前我国广泛应用的低合金高强度钢，强度和淬透性较高，在铁道车辆、汽车拖拉机工业中作为承受较大负荷的结构部件，经常受到与之接触部件的交变振动接触应力而产生微动疲劳．本文采用柱面对柱面的接触方式研究35CrMoA钢在拉扭复合载荷作用下的多轴低周微动疲劳特性，通过光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察并分析讨论了摩擦磨损表面和断口形貌特征．收稿口期：2010一11-10基金项目：国家“九七三”莺点基础研究发展计划(2007CB714704)；国家自然科学基金(60771073)；教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCI：T一05—0388)第一作者：刘兵(1978一)．男．博士生，主要研究方向为金属功能材料与材料摩擦学．E-mail：liubng@gmail．com通讯作者...