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题名交变双轴加载下钛合金微动磨损的仿真及试验研究
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作者
韩怡茗
李欣
闫贺年
杨建伟
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机构
北京建筑大学机电与车辆工程学院
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出处
《机电工程》
CAS
北大核心
2024年第7期1251-1259,1268,共10页
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基金
国家自然科学基金青年基金资助项目(51905028)
北京市教育委员会科技计划一般项目(KM202110016002)
北京建筑大学金字塔人才培养工程项目(JDYC20200323)。
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文摘
微动磨损是导致机械连接结构失效的主要形式之一。目前大多数研究都在恒定法向接触载荷工况下开展。然而实际工程中,广泛存在着可变法向载荷和轴向载荷的多轴加载工况,导致目前恒定法向载荷下微动磨损的研究结果不能很好地解释多轴交变加载工况下的微动磨损行为。因此,以钛合金的微动磨损为例,进行了交变双轴加载下微动磨损的仿真分析和试验测试研究。首先,建立了受循环交变双轴加载作用下的微动磨损模型;然后,对不同法向载荷幅值、位移载荷幅值、双轴加载相位差下的微动磨损行为进行了仿真,并根据Q-P曲线分析方法对这些复杂微动情况下的微动磨损机制进行了讨论;最后,在双轴加载的微动磨损试验机上进行了双轴微动磨损试验,验证了该有限元模型磨损形貌的合理性。研究结果表明:交变法向载荷的磨损形貌不同于恒定法向载荷的磨损形貌,交变下法向载荷均值与恒定法向载荷保持不变,交变法向载荷下的磨损深度及宽度均大于恒定法向载荷下的磨损深度及宽度。位移幅值和相位差一定,随着法向载荷幅值的增大,磨损宽度和深度均增加,磨损形貌由“W”型转变为“W+V”型;法向载荷幅值和相位差一定,磨损宽度和深度均随位移幅值的增大而增大;法向载荷幅值和位移幅值一定,改变双轴加载相位差,0°相位差最大磨损深度出现在接触后缘,180°相位差最大磨损深度出现在接触前缘,90°和270°相位差的前、后缘磨损深度极大值接近。
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关键词
机械结构疲劳破坏
微动磨损形貌
双轴加载
柱面/平面接触模型
交变法向载荷
能量模型
q-p曲线分析方法
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Keywords
fatigue failure of mechanical structure
fretting wear morphology
biaxial loading
cylinder/plane contact model
variable normal load
energy model
q-p curve analysis method
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分类号
TH117.1
[机械工程—机械设计及理论]
TG246.2
[金属学及工艺—铸造]
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题名复杂交变载荷下的微动运行机制影响因素分析
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作者
韩怡茗
李欣
田帅
杨建伟
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机构
北京建筑大学机电与车辆工程学院
北汽福田汽车股份有限公司
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出处
《机电工程》
CAS
北大核心
2024年第8期1455-1463,1499,共10页
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基金
国家自然科学基金青年基金资助项目(51905028)
北京市教育委员会科技计划一般项目(KM202110016002)
北京建筑大学金字塔人才培养工程(JDYC20200323)。
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文摘
微动问题是导致机械连接结构失效的主要因素之一,目前大多数研究都在恒定法向接触载荷工况下开展。而许多实际工程问题中,存在着可变法向载荷和轴向载荷的多轴加载工况,致使微动运行机制的研究结果无法很好地解释多轴加载工况下的微动行为。为此,对复杂交变载荷下的微动运行机制影响因素进行了分析,以期为双轴加载工况下的微动失效行为提供有力的分析方法。首先,在传统微动疲劳模型的基础上,分析了受循环交变法向载荷和轴向载荷共同作用下的微动摩擦学行为和动力学特征,提出了一种Q-P曲线分析方法;然后,推导了双轴交变载荷参数与微动运行状态之间的函数表达式;最后,讨论了不同的加载参数(法向载荷的均值P m、法向载荷的幅值P a、远端载荷的均值F B,m、远端载荷的幅值F B,a、双轴加载相位差φ和刚度比R sti)对Q-P曲线形状和位置的影响。研究结果表明:比例加载情况下,Q-P曲线为直线函数;非比例加载情况下,Q-P曲线为椭圆函数;加载参数会影响Q-P曲线的形状和位置。Q-P曲线分析方法为复杂交变载荷作用下的微动失效分析提供了有效的表征方法。
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关键词
微动失效分析
微动疲劳形貌失效
运行机制
接触状态
多轴交变载荷
q-p曲线分析方法
MATLAB数值计算
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Keywords
fretting failure analysis
fretting fatigue morphology failure
operating mechanism
contact status
multi-axis variable load
q-p curve analysis method
MATLAB numerical calculations
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分类号
TH117
[机械工程—机械设计及理论]
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