18CrNiMo7-6合金钢的弯曲微动疲劳特性研究
发布时间：2017-09-16 14:45
本文关键词：18CrNiMo7-6合金钢的弯曲微动疲劳特性研究
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【摘要】：微动疲劳是一类伴随着微动磨损的疲劳强度和疲劳寿命问题,它能促使裂纹提前萌生并扩展,致使材料过早失效破坏。微动疲劳现象普遍存在于机械、交通、电力、航空航天、核反应堆等工业领域中的各类紧固配合构件中,是很多关键零部件失效破坏的主要原因之一。本论文以18CrNiMo7-6合金钢材料作为研究对象,通过系统的弯曲微动疲劳试验研究,深入分析了该材料的弯曲微动疲劳特性,旨在为其工程实际应用提供一定的理论指导和参考。论文的试验部分是在自主设计的弯曲微动疲劳试验台上开展的,试验选用的接触模式为圆柱/圆柱正交点接触。通过系统的试验分析,建立了18CrNiMo7-6合金钢材料的弯曲微动疲劳S-N曲线,然后在此基础上,使用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、电子探针(EPMA)等微观分析检测设备,对材料接触区域的损伤形貌、断口形貌、裂纹剖面等进行详细分析,获得的主要结论如下：(1) 18CrNiMo7-6合金钢材料的弯曲微动疲劳S～N曲线呈“ε”型曲线特征,且随着弯曲疲劳应力的增大,微动运行区域由部分滑移区(PSR)向混合区(MR)和滑移区(SR)转变。在混合区,裂纹最易萌生和扩展,材料的疲劳寿命最低。(2)材料接触区域的整体损伤形貌呈非对称椭圆环状,接触中心部位处于相对静止的粘着状态,几乎未发生磨损,左右两端可见明显的损伤带存在。弯曲疲劳应力和试验循环次数是影响材料弯曲微动疲劳特性的两个重要因素。随着弯曲疲劳应力的增大,材料接触界面间的切向应力增大,位移幅值增加,使接触区域两端的损伤带变宽变深,增大了裂纹萌生和扩展的动力；而随着试验循环次数的增加,会引起材料接触区域内的损伤累积,从而加重其损伤程度,促进裂纹萌生和扩展。(3)18CrNiMo7-6合金钢材料的弯曲微动疲劳裂纹均萌生于接触区域固定端一侧的损伤带内。经过裂纹剖面分析和断口形貌分析相互印证,进一步确认了裂纹萌生于接触区域内距表面约50-100μmm深的次表面处。(4)裂纹的萌生和扩展可分为三个阶段：第一阶段主要受法向接触应力控制,裂纹形核于接触区域次表面,并以与接触表面呈大约50。角的方向开始扩展；第二阶段由法向接触应力和弯曲疲劳应力共同控制,裂纹扩展角度逐渐转向垂直于接触表面的方向扩展；第三阶段因为裂纹扩展深度已超过法向接触应力的最大影响深度,所以裂纹扩展完全受弯曲疲劳应力控制,扩展方向垂直于接触表面,材料将很快断裂失效。
【关键词】：弯曲微动疲劳 微动磨损 S～N曲线 裂纹萌生和扩展
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1
【目录】：
- 摘要6-7
- Abstract7-11
- 第1章 绪论11-28
- 1.1 微动的相关概念11-15
- 1.1.1 微动的定义11
- 1.1.2 微动的分类11-12
- 1.1.3 微动的运行模式12-13
- 1.1.4 微动图理论13-15
- 1.2 微动疲劳概述15-25
- 1.2.1 微动疲劳的基本概念15-17
- 1.2.2 微动疲劳的影响因素17-18
- 1.2.3 微动疲劳的研究进展18-20
- 1.2.4 微动疲劳的损伤实例20-24
- 1.2.5 微动疲劳的防护措施24-25
- 1.3 论文的研究意义和研究内容25-28
- 1.3.1 论文的研究意义25-26
- 1.3.2 论文的研究内容26-28
- 第2章 试验概述28-33
- 2.1 弯曲微动疲劳试验台简介28-29
- 2.2 试验材料简介29-31
- 2.2.1 试样材料29-30
- 2.2.2 微动垫材料30-31
- 2.3 试验参数简介31
- 2.4 分析方法简介31-33
- 第3章 18CrNiMo7-6合金钢弯曲微动疲劳损伤研究33-51
- 3.1 S～N曲线分析33-36
- 3.2 微动损伤总体分析36-42
- 3.3 微动疲劳裂纹分析42-47
- 3.3.1 裂纹的损伤形貌分析42-44
- 3.3.2 裂纹的剖面分析44-47
- 3.4 微动疲劳断口分析47-49
- 3.5 本章小结49-51
- 第4章 不同试验参数对弯曲微动疲劳损伤的影响51-64
- 4.1 疲劳应力对弯曲微动疲劳损伤的影响51-56
- 4.2 循环次数对弯曲微动疲劳损伤的影响56-62
- 4.3 本章小结62-64
- 结论与展望64-66
- 致谢66-67
- 参考文献67-71
- 攻读硕士学位期间发表的论文71
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 向学渊;何国求;刘兵;胡正飞;朱e，
本文编号：863710
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/863710.html
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