硬质薄膜滚动接触疲劳动态结合性能研究

来源 :第十九届全国疲劳与断裂学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:asdfzxcvasdf
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  随着航空航天、海洋船舶及汽车制造等领域的快速发展,传统单一的金属轴承往往难以满足高温、高速、重载以及腐蚀介质等恶劣工况的需求。气相沉积硬质薄膜技术作为重要表面工程技术之一,可显著改善金属材料表面物理及力学属性,目前已广泛应用于轴承零部件的表面强化,用以提升轴承的接触疲劳寿命和可靠性。
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近年来围绕深海资源的国际竞争愈演愈烈,海床作为新兴战略空间的重要性日益凸显,而海底资源开发、科学调查与环境评估都离不开深海运载作业装备。底栖型潜水器作为一种新型深海潜水器,与传统潜水器相比,其面临的海底作业环境迥异,特别是球形滚进方式突破了传统机器人的运动方式,这对耐压壳材料及结构安全设计提出了新要求,存在材料测试分析技术和剩余寿命预测技术等关键技术有待研究。
预压缩变形是挤压镁合金常用的一种预处理方式,它能够诱导大量的拉伸孪晶产生,不仅改变了材料原始的挤压织构和微观结构,还会影响材料的腐蚀性能。在本文中,对原始的AM60 镁合金挤压棒材施加了2%和4%预压缩应变,并通过微观观测,腐蚀测试和腐蚀疲劳实验分析了预压缩变形对AM60 镁合金腐蚀疲劳性能的影响。
从疲劳载荷处理手段的角度对现有的多轴随机载荷下疲劳寿命分析频域法进行了分类讨论。详细介绍了包括单轴等效应力法、临界平面法和应力不变量法在内的高周疲劳区中基于应力的有限疲劳寿命分析方法。上述方法与单轴随机载荷下疲劳寿命分析频域法的理论框架完全相同,主要区别在于损伤参量的选取。
微动疲劳是指在往复的接触载荷下,形成接触的一对表面产生微小相对运动的现象。在微动接触区的边缘往往会产生应力集中并萌生裂纹,导致结构件的失效破坏。航空发动机叶片与涡轮盘之间的榫槽接触是一种典型的微动疲劳工况,微动疲劳会导致叶片从根部发生断裂,进而导致发动机的故障。
本文研究了用于高压输电线路的钢芯铝绞线铝股线在不同环境下的微动腐蚀行为。微动试验在疲劳试验机上进行,利用制作的辅助夹具以及高压电源设备,获得了不同工况下铝股线的微动磨损Ft-D-N 曲线,观察了磨损表面形貌,分析了微动机理。结果 表明:随着接触载荷的增加,铝股线的微动机制由滑移区向混合区的转变更快;接触载荷小于30N 时,位移振幅越大,滑移区越显著;相对于干摩擦,在NaCl 及NaHSO4环境下,
本文利用宏观、微观、有限元仿真模拟结合的系统分析方式,利用X-射线、体式显微镜、扫描电子显微镜等技术,对超转试验后的整体叶环进行表征,结合有限元模拟建立SiC 纤维增强钛基复合材料整体叶环的超转损伤失效模型,明确了超转试验件的损伤失效机制。对整体叶环承载模式有限元模拟分析发现,超转试验中结构件外部配重应力影响区是损伤断裂的起始位置。
锆合金在实际服役过程中将承受复杂的载荷作用,加剧材料的破坏和失效。锆合金作为核反应堆常用的包壳材料,其失效会造成非常严重的后果。本文自行设计了小型板状试件,并在此基础上研究平均应力、应力幅值、取样方向对Zr-702 合金疲劳和棘轮性能的影响。结果 表明,平均应力越大,塑性积累越快,稳态棘轮变形阶段的塑性积累速率最小值则越大,疲劳寿命越短。
强冲击下金属材料的层裂问题是武器科学与工程中的重要力学问题。我们针对典型金属材料的层裂现象,结合分子动力学模拟,位错理论和连续介质力学模型,从原子尺度到宏观工程尺度,开展了系统的研究。层裂的本质是动态韧性损伤累积过程。我们基于大规模分子动力学模拟,获得了的单晶金属材料中的损伤动态累积机制;研究了包含典型微结构的非均质材料(多晶、多孔和复合材料)的冲击波传播特性,冲击塑性行为和层裂行为。
压电半导体是一种兼具压电效应的半导体材料,在智能器件领域有着广泛的应用前景。作为脆性电子材料,其在多场耦合作用下的损伤服役行为更加受到人们的关注。本文以压电半导体材料氮化镓为对象,制作了标准断裂测试试样,测定了其断裂韧性,给出了压电半导体在力电联合载荷作用下的断裂准则。
TC21 钛合金具有高强、高损伤容限及可焊性优良等综合性能,广泛用作航空结构部件。在长期实际服役过程中,TC21 钛合金部件承受变幅超高周次循环载荷。本文研究低周疲劳损伤对TC21 钛合金超高周疲劳疲劳行为影响。研究表明,在近屈服应力下(950 MPa)的5%循环周次疲劳损伤没有降低材料的超高周疲劳极限,但降低了疲劳寿命;疲劳裂纹从未损伤的内部萌生转为预损伤的表面萌生。