钢丝多轴微动腐蚀疲劳损伤机理研究
发布时间：2021-12-27 21:20
矿井提升过程中,拉伸、扭转、弯曲和淋水作用导致钢丝产生多轴微动腐蚀疲劳,进而引起钢丝的摩擦磨损、疲劳损伤和电化学腐蚀,将影响钢丝绳的使用寿命。因此,开展钢丝多轴微动腐蚀疲劳损伤机理研究对延长提升钢丝绳服役寿命和保障矿井提升的安全可靠性具有重要理论意义。本文运用自制钢丝多轴微动腐蚀疲劳实验装置,对比研究了不同介质环境对钢丝多轴微动疲劳行为的影响;探讨了酸性溶液中交叉角90°和26°时疲劳周次、接触载荷和扭转角对钢丝多轴微动腐蚀疲劳过程中滞后回线、磨损系数、磨损机理、电化学腐蚀特性和疲劳寿命等的影响;同时探讨了酸性溶液中交叉角对钢丝多轴微动腐蚀疲劳损伤机理的影响。结果表明:空气环境中疲劳钢丝磨损最为严重、寿命最短;腐蚀溶液条件下,酸性溶液中疲劳钢丝磨损、腐蚀和疲劳损伤均最为严重。酸性溶液中交叉角90°时,随着接触载荷和扭转角的增加,磨损和腐蚀加剧,多轴微动腐蚀疲劳寿命呈逐渐降低的幂指数关系。酸性溶液中交叉角26°时,随着疲劳周次的增加,疲劳裂纹扩展越严重;随着接触载荷的增加,磨损和腐蚀加剧,多轴微动腐蚀疲劳寿命同样呈逐渐降低的幂指数关系。酸性溶液中不同交叉角下,微动运行区域、磨损机理、裂纹...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钢丝绳结构组成
图 1-1 钢丝绳结构组成[7]Figure 1-1 Structure of steel wire rope1.2 研究现状（Research Status）1.2.1 微动分类在微动摩擦学的相关研究中，可以将微动分为三种基本类型（图 1-2），即微动磨损、微动疲劳及微动腐蚀[13-14]。微动磨损（Fretting Wear）是指接触表面间相对位移通过接触副外界的振动引起微动，接触副往往只承受局部的接触载荷，或承受固定的预应力作用，损伤区有无“微动斑”是区分普通磨损与微动磨损的一个重要标志；微动疲劳（Fretting Fatigue）是指接触表面间的相对位移由某一接触副承受外界的交变疲劳应力作用引起材料变形而导致的微动；微动腐蚀（Fretting Corrosion）是指在腐蚀介质中发生的微动损伤，早期也将微动产生的氧化物定义为微动腐蚀产物。然而，微动三种基本类型相互叠加，形成不同复合类型的微动损伤[15]。
图 1-3 运行工况微动图[14]Figure 1-3 The running condition fretting map根据 Ft-D 曲线随疲劳周次的变化过程，可得切向力(Ft)-位移幅值(D)-疲劳周次(N)的三维曲线（也称微动摩擦特性曲线），可将微动运行工况分为以下三个区域：（a）粘着区：几乎所有的 Ft-D 曲线均呈直线型，接触边缘发生微滑，中心区域存在粘着，接触表面的相对位移主要由弹性变形调节，不发生相对滑移。（b）完全滑移区：几乎所有的 Ft-D 曲线呈平行四边形型，两接触表面之间发生完全相对滑移，该区域沿微动方向上出现明显滑动磨损的特征。（c）部分滑移区：处于粘着区和完全滑移区之间，Ft-D 曲线均呈椭圆型，除了弹性变形，接触表面还发生塑形变形。能量耗散理论：摩擦过程是一个能量产生并耗散的过程；摩擦过程中消耗的能量大部分以摩擦热的形式释放。微动摩擦学研究中，最早由 Mohrbacher 等[35]和 Fouvry 等[36-37]在研究金属材料时引入能量方法。
【参考文献】：
期刊论文
[1]锈蚀钢丝疲劳断口分析与寿命预测[J]. 郑祥隆,谢旭,李晓章,胡建民,孙文智. 中国公路学报. 2017(04)
[2]中性腐蚀环境下钢丝的微动疲劳行为[J]. 赵维建,刘洪洪. 润滑与密封. 2012(08)
[3]碱性腐蚀环境下接触载荷对钢丝微动疲劳行为的影响[J]. 赵维建,张德坤,张泽锋,王崧全,王世博. 摩擦学学报. 2012(03)
[4]多轴微动疲劳损伤行为[J]. 刘兵,何国球,蒋小松,朱旻昊. 同济大学学报(自然科学版). 2012(01)
[5]矿用钢丝在腐蚀介质环境下的微动行为研究[J]. 沈燕,张德坤,王崧全,张泽峰,葛世荣. 摩擦学学报. 2011(01)
[6]微动疲劳研究进展[J]. 沈明学,彭金方,郑健峰,宋川,莫继良,朱旻昊. 材料工程. 2010(12)
[7]硫和溶解氧含量对低合金钢高温高压水腐蚀疲劳性能的影响[J]. 徐松,吴欣强,韩恩厚,柯伟. 腐蚀与防护. 2010(11)
[8]深井提升钢丝绳早期断丝原因初探[J]. 李婷,苗运江,郝国丹. 煤矿机械. 2010(11)
[9]腐蚀电化学原理(第三版)[J]. 曹楚南. 腐蚀科学与防护技术. 2008(03)
[10]钢丝微动磨损过程中的接触力学问题研究[J]. 张德坤,葛世荣. 机械强度. 2007(01)
博士论文
[1]核电主管道不锈钢的腐蚀疲劳行为研究[D]. 武焕春.北京科技大学 2016
[2]矿用钢丝在腐蚀环境中应力与腐蚀的交互作用研究[D]. 王崧全.中国矿业大学 2014
[3]轴类部件旋转弯曲微动疲劳损伤分析及试验模拟[D]. 宋川.西南交通大学 2013
[4]几种金属材料弯曲微动疲劳试验研究[D]. 彭金方.西南交通大学 2012
[5]钢材料微动腐蚀行为研究[D]. 任平弟.西南交通大学 2005
硕士论文
[1]钢丝多轴微动疲劳损伤行为研究[D]. 李晓五.中国矿业大学 2017
本文编号：3552754
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钢丝绳结构组成
图 1-1 钢丝绳结构组成[7]Figure 1-1 Structure of steel wire rope1.2 研究现状（Research Status）1.2.1 微动分类在微动摩擦学的相关研究中，可以将微动分为三种基本类型（图 1-2），即微动磨损、微动疲劳及微动腐蚀[13-14]。微动磨损（Fretting Wear）是指接触表面间相对位移通过接触副外界的振动引起微动，接触副往往只承受局部的接触载荷，或承受固定的预应力作用，损伤区有无“微动斑”是区分普通磨损与微动磨损的一个重要标志；微动疲劳（Fretting Fatigue）是指接触表面间的相对位移由某一接触副承受外界的交变疲劳应力作用引起材料变形而导致的微动；微动腐蚀（Fretting Corrosion）是指在腐蚀介质中发生的微动损伤，早期也将微动产生的氧化物定义为微动腐蚀产物。然而，微动三种基本类型相互叠加，形成不同复合类型的微动损伤[15]。
图 1-3 运行工况微动图[14]Figure 1-3 The running condition fretting map根据 Ft-D 曲线随疲劳周次的变化过程，可得切向力(Ft)-位移幅值(D)-疲劳周次(N)的三维曲线（也称微动摩擦特性曲线），可将微动运行工况分为以下三个区域：（a）粘着区：几乎所有的 Ft-D 曲线均呈直线型，接触边缘发生微滑，中心区域存在粘着，接触表面的相对位移主要由弹性变形调节，不发生相对滑移。（b）完全滑移区：几乎所有的 Ft-D 曲线呈平行四边形型，两接触表面之间发生完全相对滑移，该区域沿微动方向上出现明显滑动磨损的特征。（c）部分滑移区：处于粘着区和完全滑移区之间，Ft-D 曲线均呈椭圆型，除了弹性变形，接触表面还发生塑形变形。能量耗散理论：摩擦过程是一个能量产生并耗散的过程；摩擦过程中消耗的能量大部分以摩擦热的形式释放。微动摩擦学研究中，最早由 Mohrbacher 等[35]和 Fouvry 等[36-37]在研究金属材料时引入能量方法。
【参考文献】：
期刊论文
[1]锈蚀钢丝疲劳断口分析与寿命预测[J]. 郑祥隆,谢旭,李晓章,胡建民,孙文智. 中国公路学报. 2017(04)
[2]中性腐蚀环境下钢丝的微动疲劳行为[J]. 赵维建,刘洪洪. 润滑与密封. 2012(08)
[3]碱性腐蚀环境下接触载荷对钢丝微动疲劳行为的影响[J]. 赵维建,张德坤,张泽锋,王崧全,王世博. 摩擦学学报. 2012(03)
[4]多轴微动疲劳损伤行为[J]. 刘兵,何国球,蒋小松,朱旻昊. 同济大学学报(自然科学版). 2012(01)
[5]矿用钢丝在腐蚀介质环境下的微动行为研究[J]. 沈燕,张德坤,王崧全,张泽峰,葛世荣. 摩擦学学报. 2011(01)
[6]微动疲劳研究进展[J]. 沈明学,彭金方,郑健峰,宋川,莫继良,朱旻昊. 材料工程. 2010(12)
[7]硫和溶解氧含量对低合金钢高温高压水腐蚀疲劳性能的影响[J]. 徐松,吴欣强,韩恩厚,柯伟. 腐蚀与防护. 2010(11)
[8]深井提升钢丝绳早期断丝原因初探[J]. 李婷,苗运江,郝国丹. 煤矿机械. 2010(11)
[9]腐蚀电化学原理(第三版)[J]. 曹楚南. 腐蚀科学与防护技术. 2008(03)
[10]钢丝微动磨损过程中的接触力学问题研究[J]. 张德坤,葛世荣. 机械强度. 2007(01)
博士论文
[1]核电主管道不锈钢的腐蚀疲劳行为研究[D]. 武焕春.北京科技大学 2016
[2]矿用钢丝在腐蚀环境中应力与腐蚀的交互作用研究[D]. 王崧全.中国矿业大学 2014
[3]轴类部件旋转弯曲微动疲劳损伤分析及试验模拟[D]. 宋川.西南交通大学 2013
[4]几种金属材料弯曲微动疲劳试验研究[D]. 彭金方.西南交通大学 2012
[5]钢材料微动腐蚀行为研究[D]. 任平弟.西南交通大学 2005
硕士论文
[1]钢丝多轴微动疲劳损伤行为研究[D]. 李晓五.中国矿业大学 2017
本文编号：3552754
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