40CrNi2MoA钢的弯曲微动疲劳特性及电机小齿轮轴失效分析研究
发布时间：2017-05-18 16:13
本文关键词：40CrNi2MoA钢的弯曲微动疲劳特性及电机小齿轮轴失效分析研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：微动疲劳促进微裂纹迅速萌生并扩展,导致构件的疲劳寿命急剧降低,在远低于常规疲劳极限的寿命内失效。微动疲劳广泛存在于机械行业、核电、船舶、桥梁、航空航天及化工等各种工业领域中,是紧密配合件的主要失效形式。根据外加载荷的不同,可以将微动疲劳分为三种运行模式：拉压微动疲劳、弯曲微动疲劳和扭转微动疲劳。目前国内外已有的微动疲劳研究成果集中于拉压微动疲劳,后两者见报道者较少。本研究可以帮助深入探索研究微动疲劳的损伤机制,并对工程实践中微动疲劳防护具有一定的理论指导价值。 本研究在疲劳试验台上,研究圆柱／圆柱式正交接触模式下的弯曲微动疲劳特性。研究了不同的弯曲载荷和循环次数对40CrNi2MoA合金钢的损伤规律。针对断裂试样,从断口分析、断裂磨痕形貌和剖面分析三个角度出发,观察并分析了疲劳裂纹和萌生及扩展规律。对我国高铁某型机车的电机轴-小齿轮轴过盈配合结构失效件,探索其失效机理。获得的主要结论如下： (1)40CrNi2MoA合金钢弯曲微动疲劳S-N曲线呈“C”型曲线特征。当弯曲载荷位于曲线的“鼻子”处时,微动运行于滑移区,微动疲劳寿命最短。 (2)微动损伤区的磨痕呈椭圆状。试样接触中心磨损严重,两端因微动滑移幅值不同形成宽度不对等的磨损带。随着弯曲载荷增大,接触区磨损逐渐加剧,微动运行区域依次运行于部分滑移区、混合区和滑移区,疲劳寿命呈先减小后增大的特性。 (3)断裂性裂纹均出现在接触区靠近加载端。裂纹主要在接触应力作用下萌生于次表层并以一定的角度扩展,随着深度增加,弯曲应力的影响程度提高,裂纹扩展方向逐步转向垂直于表面直到断裂。 (4)针对电机轴-小齿轮轴过盈配合,从硬度测试、断口分析和裂纹分析三个角度入手,确定了其失效模式与失效机理。
【关键词】：微动损伤 弯曲微动疲劳 疲劳裂纹 失效分析
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG142.1;TH132.41
【目录】：
- 摘要6-7
- Abstract7-11
- 第1章 绪论11-20
- 1.1 引言11
- 1.2 微动的分类11-13
- 1.3 微动疲劳的特点及作用机理13-15
- 1.4 微动疲劳实例15-17
- 1.5 微动疲劳研究进展17-19
- 1.6 研究内容19-20
- 第2章 实验的材料制备及方法20-25
- 2.1 弯曲微动疲劳试验设备20-22
- 2.2 试验材料的选择与制备22-23
- 2.2.1 圆柱型微动垫材料22
- 2.2.2 阶梯圆柱型试验材料22-23
- 2.3 弯曲微动疲劳试验参数23-24
- 2.4 弯曲微动疲劳微观分析方法24-25
- 2.4.1 磨痕形貌分析24
- 2.4.2 磨痕化学成分分析24
- 2.4.3 断口及剖面分析24-25
- 第3章 40CrNi2MoA弯曲微动疲劳行为研究25-49
- 3.1 S-N曲线25-27
- 3.2 微动疲劳损伤区分析27-35
- 3.2.1 部分滑移区28-29
- 3.2.2 混合区29-32
- 3.2.3 滑移区32-35
- 3.3 微动疲劳断口分析35-41
- 3.3.1 整体分析36
- 3.3.2 裂纹源区36-38
- 3.3.3 裂纹扩展区38-40
- 3.3.4 瞬断区40-41
- 3.4 微动疲劳裂纹分析41-47
- 3.4.1 裂纹的萌生位置41-44
- 3.4.2 裂纹的扩展44-47
- 3.5 本章小结47-49
- 第4章 电机轴-小齿轮轴过盈配合结构失效分析49-64
- 4.1 失效案例49
- 4.2 失效分析的基本内容49-50
- 4.3 样品切割方案及分析结果50-63
- 4.3.1 电机轴样品切割方案50-51
- 4.3.2 分析结果51-63
- 4.4 本章小结63-64
- 结论与展望64-66
- 致谢66-67
- 参考文献67-70
- 攻读硕士学位期间发表的论文70
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李晓源;时捷;董瀚;;不同强度的40CrNi2Mo钢抗弹性能研究[J];兵器材料科学与工程;2008年01期
2 向学渊;何国求;刘兵;胡正飞;朱e，
本文编号：376503
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