1070钢滚动接触疲劳寿命预测

发布时间：2020-08-28 03:38

【摘要】： 滚动接触疲劳为疲劳的形式之一，在工业生产中，有很多工件如铁轨、滚动轴承、轧辊等的失效是由滚动接触疲劳引起的。本文提出了一个基于多轴疲劳损伤准则的滚动接触疲劳寿命预测的新方法。首先基于Jiang和Sehitoglu的循环塑性本构模型构筑了我国轮轨常用材料1070钢的循环本构关系，并通过用户材料子程序UMAT将模型嵌入到ABAQUS中。有限元计算采用二维线性滚动接触理论模型，反复滚动过程通过在接触表面上移动法向分布压力和切向分布力来模拟，分布力通过随时间变化的集中节点力幅值函数施加，节点力幅值函数在有限元计算之前由高斯积分计算得出。然后将有限元计算得到的接触区域的弹塑性应力应变场，代入到基于塑性应变能、临界平面概念以及材料循环塑性记忆效应的多轴疲劳损伤模型中，给出了滚动接触的启裂寿命、启裂位置和裂纹扩展方向。本文用该方法计算了1070钢在不同局部滑动条件ζ(ζ=Q／fp，p为法向压力，Q为切向力，f为摩擦系数)和各种法向压力下的启裂寿命、启裂位置和裂纹扩展方向。结果显示，局部滑动条件ζ对疲劳寿命和启裂位置都有非常重要的影响。当ζ=±1(纯滑动)时，启裂位置绝大多数发生在次表面，而对于其它的ζ均在接触表面启裂。利用该预测滚动接触疲劳寿命的方法，可对滚动接触的启裂寿命、启裂位置和裂纹扩展方向进行准确模拟计算，为滚动接触裂纹寿命的预测提供了一个崭新的途径。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TG142.15
【图文】：

顶视图,滚动接触

面产生麻点、剥落甚至断裂的过程。一直以来，的接触面的主要失效机制。滚动接触疲劳为接接触的接触副相接触过程中，由于接触区的循面形成裂纹并发展以致材料疲劳损伤失效。在滚动轴承、轧辊等的失效是由滚动接触疲劳引触疲劳研究，几乎没有考虑滚动接触构件内部在本质上来说是经验性的并且严重依赖于直接遍性。比如在轴承研究中，把外加载荷作为一给出一个较为简单的方程。但是对于滚动接触验，比如轮轨接触疲劳等。Kapoorlo]等利用简劳模型，来预测滚动接触的疲劳启裂。疲劳寿算得到的详细的应力应变场来代替经验为主的

长裂纹,大角度

第一章概述出明显的V型或者U型小凹坑，如图1一1。这一深度都相对较小，一般为0.21刀111以下。麻点剥落通常容易在表面接触应力较小、摩擦力较大或者表面质量较差时产生。麻点剥落一般成群发生，也称为密集型斑脱。(2)剥离裂纹产生以后，一般与辊子的滚动方向一致，与接触面成小锐角方向扩展。当裂纹扩展到一定程度后，由于向心部扩展受到阻力作用而改向表面扩展，最后达到表面，形成材料的剥落。剥离主要是由浅层短裂纹引起的，见图1一2。图1一2浅层短裂纹(3)断裂裂纹形成以后，走向与接触面成很大锐角甚至直角扩展，见图1一3，裂纹不断深入到接触表面以下

短裂纹,浅层

【引证文献】