ZL702A铝合金构件微动疲劳寿命预测研究-表面技术.PDF

表面技术 第46 卷 第4 期 ·252 · SURFACE TECHNOLOGY 2017 年4 月 ZL702A 铝合金构件微动疲劳寿命预测研究 蔡强，张翼，李闯，邹润 （中北大学 机械与动力工程学院，太原 030051） 摘 要： 目的探讨ZL702A 铝合金的微动损伤机理，寻找适合的微动疲劳寿命预估模型。方法 以ZL702A 铝合金为研究对象，设计方足桥-试件微动模拟件进行微动疲劳实验，用 4XC-PC 金相显微镜观察断裂试件 表面的磨损形貌，探讨微动损伤机理。建立方足桥-试件有限元模型，编程计算剪应变幅、法向正应力、相 对滑移距离等微动特征参数，分别运用FS、KBM、McDiarmid 以及Ruiz 参数预测ZL702A 铝合金微动疲劳 寿命。结果 疲劳裂纹主要在局部塑性区成核，剪切应变可以加速裂纹核的形成，疲劳裂纹增长是裂纹尖端 剪切带不断聚合的过程，裂纹面上的法向应力/应变使这种聚合加速。法向载荷保持不变，随着最大轴向力 的增大，微动损伤增大。4 种微动疲劳寿命预估模型的结果表明，微动损伤在试件接触区边缘最大，容易萌 生微动裂纹，与实验值一致。微动疲劳寿命预测结果表明，Ruiz 参数预测结果与实验结果误差在 2 倍公差 带因子范围内，最接近实验值。结论 微动磨损区分为粘着区、混合区、滑移区，在混合区边界上最容易发 生塑性变形，萌生微动疲劳裂纹，用Ruiz 参数预测ZL702A 铝合金的微动疲劳寿命是可行的。 关键词：ZL702A 铝合金；微动磨损；微动疲劳；有限元法；寿命预测 中图分类号：TH117.1 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2017)04-0252-06 DOI ：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.041 Fretting Fatigue Life Prediction of ZL702A Aluminum Alloy Components CAI Qiang, ZHANG Yi, LI Chuang, ZOU Run (School of Mechanics and Power Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China) ABSTRACT: This work aims to study fretting damage mechanism of ZL702A aluminum alloy and find an appropriate predic- tion model for fretting fatigue life. Fretting fatigue experiment was carried out to ZL702A aluminum alloy by designing fretting simulation item composed of square foot bridge and specimen. Surface morphology of the fractured specimen was observed with 4XC-PC metallographic microscope, and mechanism of fretting damage was discussed. The finite element model com- posed of square foot bridge and specimen was established, fretting characteristic parameters including shear strain amplitude, normal str