涂層參數(shù)對(duì)圓柱-平面微動(dòng)疲勞壽命的影響.pdf

1、微動(dòng)疲勞廣泛存在于工業(yè)生產(chǎn)中，由微動(dòng)現(xiàn)象引起的構(gòu)件疲勞縮短了構(gòu)件的裂紋萌生及其擴(kuò)展時(shí)間，降低微動(dòng)構(gòu)件的服役壽命，進(jìn)一步導(dǎo)致難以預(yù)估的財(cái)產(chǎn)損失。隨著人類認(rèn)識(shí)的進(jìn)步和技術(shù)水平的不斷提高，表面工程技術(shù)被普遍應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。為了降低材料的磨損和減少裂紋的形成，對(duì)微動(dòng)試件表面進(jìn)行涂層處理，以期延長(zhǎng)使用壽命。本文以圓柱/平面微動(dòng)墊為研究對(duì)象，建立帶有涂層的微動(dòng)疲勞有限元分析模型。借助數(shù)值模擬，討論了微動(dòng)疲勞試件涂層表面的接觸應(yīng)力，分析涂層厚度、

2、涂層與微動(dòng)試件材料的彈性模量之比以及摩擦系數(shù)對(duì)圓柱微動(dòng)墊模型的疲勞壽命的影響。本文的研究?jī)?nèi)容和成果有以下幾個(gè)方面：
　?。?）在ABAQUS中建立了圓柱微動(dòng)墊試件和平面試件的有限元模型，基于Hertz接觸理論，使建立的模型誤差保持在理想的誤差范圍內(nèi)，驗(yàn)證了有限元結(jié)果的精確性，減小了誤差，更具說(shuō)服力。然后基于此模型建立了帶有涂層的微動(dòng)疲勞模型。
　?。?）研究了涂層厚度、涂層與微動(dòng)試件材料的彈性模量之比以及摩擦系數(shù)對(duì)涂層接觸區(qū)

3、域應(yīng)力場(chǎng)的影響。隨著涂層厚度的增加，涂層表面接觸區(qū)域切向應(yīng)力增大，沿y軸的Mises應(yīng)力先增加，在涂層的界面處Mises應(yīng)力值發(fā)生較大的突變，導(dǎo)致Mises應(yīng)力垂直降低，降低到一定程度后又緩慢減小，應(yīng)力梯度（突變量）增大，沿涂層表面切向剪切應(yīng)力先增加后減小，接觸半寬a減小；涂層與微動(dòng)試件材料的彈性模量之比越大，涂層表面法向接觸應(yīng)力峰值越大，沿y向的Mises應(yīng)力存在突變，突變量也增大，最大剪應(yīng)力隨之增大，微動(dòng)區(qū)域接觸半寬a也減?。浑S著摩

4、擦系數(shù)的增大，涂層微動(dòng)疲勞接觸表面和涂層平面試件界面處的剪應(yīng)力峰值均增大，微動(dòng)區(qū)域接觸半寬 a基本保持恒定。
　　（3）基于臨界面法的SWT微動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)模型，分析涂層厚度、涂層與微動(dòng)試件材料的彈性模量之比以及摩擦系數(shù)對(duì)研究對(duì)象疲勞壽命的影響。隨著涂層厚度的增加，涂層圓柱墊與平面試件的微動(dòng)疲勞壽命也增加；隨著涂層與微動(dòng)試件彈性模量之比的增大，涂層圓柱墊與平面試件的微動(dòng)疲勞壽命隨之減??；隨著摩擦系數(shù)的增大，涂層圓柱墊與平面試件微動(dòng)