机体螺栓连接件接触面间微动疲劳寿命预测方法研究
发布时间：2021-08-14 05:51
随着柴油机功率和强化程度的提高,内燃机机体的微动疲劳寿命成为设计中必须考虑的因素之一。本文针对某型号柴油机机体与主轴承盖之间发生的微动疲劳断裂失效问题,通过实验研究、数值模拟以及理论研究的方法,拟建立一套适用于机体微动疲劳寿命预测的模型,本文的主要的工作内容为:（1）针对机体螺栓连接件接触面间微动疲劳面/面接触的特点,采用试件与方足桥的实验模型,对6种不同的轴向载荷工况进行了微动疲劳实验,并与普通疲劳的寿命进行对比,发现微动疲劳寿命远低于普通疲劳寿命,并对微动磨损表面和断口形貌进行了观察和分析,发现磨损是构成试件断裂失效的主要原因之一。（2）对柱面/平面模型接触副之间的微动磨损相关规律进行了研究。采用有限元软件Abaqus中的Umeshmotion子程序和自适用网格技术得到了接触副磨损过程中的接触表面磨损轮廓和接触压力的变化曲线,并分析了磨损分区因子以及行程幅度对于接触表面磨损轮廓和接触压力的影响规律。（3）分别使用多轴疲劳模型和断裂力学模型对试件的微动疲劳寿命进行了预测。多轴疲劳模型使用六种疲劳损伤参数,结合Farris寿命评估模型,对试件的微动疲劳寿命进行预测,与试验结果相比,Ru...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的几种微动疲劳实验装置
中北大学学位论文作用，另一方面会被空气氧化形成坚硬磨粒，加剧接触体表面的磨损，最造成接触副的断裂失效。大量的实验研究表明摩擦学白层对于裂纹的形成响，摩擦学白层一方面由于其高硬度可以抵抗磨损，另一方面由于其脆性的大片脱落，容易形成疲劳源，导致裂纹的萌生，朱旻昊对摩擦学白层进擦学白层形成的推动力主要是表面切应力，并且在形成摩擦学白层的过程变形[10]。
图 2.1 Mindlin 模型的滑移圆环示意图径 与 Hertz 接触半径的关系为： 的的切应力符合库伦定律，可以表示为： ( ) ( ) ( ) )表示弹性变形范围内粘着区的切应力分布，表达 ( ) ( ) 表面施加交变切向力T( ) 时，根据 Mindlin 理论
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于断裂力学的鱼雷结构受力件安全评定方法研究[J]. 周炜. 舰船电子工程. 2018(09)
[2]硅铝合金柴油机机体紧固面微动疲劳研究[J]. 张翼,李杰,蔡强,葛尧. 表面技术. 2018(01)
[3]基于自适应网格的运动副磨损预测仿真分析方法研究[J]. 南凯刚. 内蒙古石油化工. 2017(01)
[4]冲击载荷下铸造起重机主梁疲劳裂纹扩展寿命研究[J]. 项载毓,肖正明,伍星,高湘源,王鑫. 机械强度. 2015(04)
[5]微动磨损与微动疲劳寿命的计算与分析方法[J]. 霍永忠,尹东,赵杰江,唐力晨. 力学季刊. 2015(02)
[6]航空装备关键件微动疲劳寿命预测[J]. 杨茂胜,温德宏,王海东. 海军航空工程学院学报. 2014(02)
[7]临界面法预测微动裂纹萌生特性和微动疲劳寿命[J]. 周文,孙伟明. 润滑与密封. 2010(06)
[8]微动疲劳寿命可靠性分析方法[J]. 崔海涛,汪震,温卫东,徐颖. 航空动力学报. 2009(06)
[9]基于断裂力学方法的微动疲劳寿命估算[J]. 刘军,刘道新,刘元镛,郭杰,景娟娟. 强度与环境. 2008(01)
[10]微动磨损对发动机机体可靠性的影响及研究[J]. 魏志明,谭建松,张自明,温世杰,陈泽忠,李建宇. 车用发动机. 2006(02)
博士论文
[1]残余应力对发动机机体隔板微动疲劳性能影响规律的研究[D]. 张华阳.北京理工大学 2016
[2]内燃机特征载荷作用下紧固面微动疲劳损伤机理研究[D]. 李欣.北京理工大学 2015
硕士论文
[1]柴油机铝合金机体紧固面微动疲劳寿命预测方法研究[D]. 蔡强.中北大学 2017
[2]径向布置钢芯GFRP筋疲劳性能数值模拟研究[D]. 何江源.武汉理工大学 2017
[3]基于扩展有限元的铝合金板裂纹扩展分析及疲劳寿命预测[D]. 张洹榕.兰州理工大学 2016
[4]机体—主轴承盖微动疲劳损伤及其改进措施[D]. 龙哲.中北大学 2015
[5]机体—主轴承盖接触面微动疲劳损伤预测方法研究[D]. 苗会.中北大学 2015
[6]基于仿真分析的发动机机体微动疲劳基础研究[D]. 郭建.中北大学 2012
[7]微动摩擦磨损的试验机研制及试验研究[D]. 李磊.南京航空航天大学 2010
[8]架空输电导线的表面接触与磨损机理研究[D]. 劳海军.三峡大学 2009
[9]燕尾榫结构微动疲劳寿命可靠性分析研究[D]. 汪震.南京航空航天大学 2008
[10]水电站厂房高频振动和立柱裂缝分析[D]. 徐锦生.大连理工大学 2003
本文编号：3341895
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的几种微动疲劳实验装置
中北大学学位论文作用，另一方面会被空气氧化形成坚硬磨粒，加剧接触体表面的磨损，最造成接触副的断裂失效。大量的实验研究表明摩擦学白层对于裂纹的形成响，摩擦学白层一方面由于其高硬度可以抵抗磨损，另一方面由于其脆性的大片脱落，容易形成疲劳源，导致裂纹的萌生，朱旻昊对摩擦学白层进擦学白层形成的推动力主要是表面切应力，并且在形成摩擦学白层的过程变形[10]。
图 2.1 Mindlin 模型的滑移圆环示意图径 与 Hertz 接触半径的关系为： 的的切应力符合库伦定律，可以表示为： ( ) ( ) ( ) )表示弹性变形范围内粘着区的切应力分布，表达 ( ) ( ) 表面施加交变切向力T( ) 时，根据 Mindlin 理论
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于断裂力学的鱼雷结构受力件安全评定方法研究[J]. 周炜. 舰船电子工程. 2018(09)
[2]硅铝合金柴油机机体紧固面微动疲劳研究[J]. 张翼,李杰,蔡强,葛尧. 表面技术. 2018(01)
[3]基于自适应网格的运动副磨损预测仿真分析方法研究[J]. 南凯刚. 内蒙古石油化工. 2017(01)
[4]冲击载荷下铸造起重机主梁疲劳裂纹扩展寿命研究[J]. 项载毓,肖正明,伍星,高湘源,王鑫. 机械强度. 2015(04)
[5]微动磨损与微动疲劳寿命的计算与分析方法[J]. 霍永忠,尹东,赵杰江,唐力晨. 力学季刊. 2015(02)
[6]航空装备关键件微动疲劳寿命预测[J]. 杨茂胜,温德宏,王海东. 海军航空工程学院学报. 2014(02)
[7]临界面法预测微动裂纹萌生特性和微动疲劳寿命[J]. 周文,孙伟明. 润滑与密封. 2010(06)
[8]微动疲劳寿命可靠性分析方法[J]. 崔海涛,汪震,温卫东,徐颖. 航空动力学报. 2009(06)
[9]基于断裂力学方法的微动疲劳寿命估算[J]. 刘军,刘道新,刘元镛,郭杰,景娟娟. 强度与环境. 2008(01)
[10]微动磨损对发动机机体可靠性的影响及研究[J]. 魏志明,谭建松,张自明,温世杰,陈泽忠,李建宇. 车用发动机. 2006(02)
博士论文
[1]残余应力对发动机机体隔板微动疲劳性能影响规律的研究[D]. 张华阳.北京理工大学 2016
[2]内燃机特征载荷作用下紧固面微动疲劳损伤机理研究[D]. 李欣.北京理工大学 2015
硕士论文
[1]柴油机铝合金机体紧固面微动疲劳寿命预测方法研究[D]. 蔡强.中北大学 2017
[2]径向布置钢芯GFRP筋疲劳性能数值模拟研究[D]. 何江源.武汉理工大学 2017
[3]基于扩展有限元的铝合金板裂纹扩展分析及疲劳寿命预测[D]. 张洹榕.兰州理工大学 2016
[4]机体—主轴承盖微动疲劳损伤及其改进措施[D]. 龙哲.中北大学 2015
[5]机体—主轴承盖接触面微动疲劳损伤预测方法研究[D]. 苗会.中北大学 2015
[6]基于仿真分析的发动机机体微动疲劳基础研究[D]. 郭建.中北大学 2012
[7]微动摩擦磨损的试验机研制及试验研究[D]. 李磊.南京航空航天大学 2010
[8]架空输电导线的表面接触与磨损机理研究[D]. 劳海军.三峡大学 2009
[9]燕尾榫结构微动疲劳寿命可靠性分析研究[D]. 汪震.南京航空航天大学 2008
[10]水电站厂房高频振动和立柱裂缝分析[D]. 徐锦生.大连理工大学 2003
本文编号：3341895
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