数值方法在微动疲劳研究中的应用进展3 - 摩擦学学报.PDF

第 20 卷　第 4 期 摩 擦 学 学 报 20, 　 4 V o l N o 2000 年 8 月 TR IBOL O GY A u g, 2000 数值方法在微动疲劳研究中的应用进展 赵　华, 周仲荣 (西南交通大学 摩擦学研究所, 四川 成都　6 1003 1) 摘要: 对近年来数值方法在微动疲劳机理研究中的应用和进展进行了评述, 概述了微动疲劳裂纹萌生与扩展的机理, 指出接触区域的应力分布对微动疲劳性能起决定作用; 详细介绍了目前接触问题的各种数值计算方法; 分析了当前微 动疲劳区域应力场计算的问题和难点. 关键词: 微动疲劳; 接触应力; 数值方法 中图分类号: TH 113. 22 文章标识码: A 文章编号: (2000) 0403 1704 　　微动疲劳是一种重要的微动模式, 在航空、铁道 理解和认识, 由于裂纹萌生过程涉及到大量相互作用 和机械等领域中可因微动疲劳失效而导致机件故障 的机械和化学现象, 因此难以建立综合的裂纹萌生模 甚至事故. 其表现为接触区首先出现局部磨损, 继而 型. 早期的微动疲劳研究是将应力场性质与裂纹形成 引发疲劳裂纹萌生和扩展, 从而显著降低各种紧配合 特征相联系. 实际观察到的微动疲劳裂纹首先在粘滑 零部件的使用寿命. 从 1927 年 Tom lin son 首次系统 接触区交界附近与接触表面倾斜方向成核, 从应力场 研究微动现象以来, 人们对微动机理及大量微动疲劳 分析, 可归结于微动摩擦力, 即表面的局部剪切力的 实例进行了比较深入的研究, 目前已就相对滑移振 作用. 正是由于这种切向应力和往复的宏观轴向应力 幅、接触压力、材料性能、摩擦系数及表面状况等因素 的合成剪应力, 导致了倾斜裂纹的萌生. 目前大多数 [ 1 ] 对微动疲劳特性的影响有了较为深入的认识 . 但在 的裂纹萌生模型也都是基于应力场和表面滑移幅分 理论方面对许多问题的认识仍有待深化. 数值计算机 析而建立的经验或半经验模型, 一些模型试图将总体 的发展和广泛应用极大地促进了微动疲劳理论研究 接触性质和载荷引起的细观应力、应变和位移与微动 的深入和实际应用. 本文介绍数值方法在微动疲劳研 裂纹的形成相联系, 但通常都未致力于探讨这一过程 究中的应用, 探讨数值方法在微动疲劳失效预测方面 的物理机理. H ills[3 ] 的模型则是将预测裂纹成核的持 的应用以及采用数值仿真形式减少或取代模拟实验 久滑移带概念与局部微突体水平相关联, 在晶相量级 [ 5 ] 的可能性. 上对成核过程作了一些物理假设. D an g 等 提出了