《机械构件的微动疲劳》

第一章微动磨损和微动疲劳1

1-1 引言1

1-2 学科的形成2

一、基本概念和术语2

二、学科的形成5

1-3 微动磨损的机理7

一、微动磨损机理诸观点8

二、微动磨损的初始阶段12

三、微动磨损的稳定阶段14

四、微动磨屑15

五、氧化的作用16

六、摩擦力和摩擦系数19

1-4 实验研究概述19

一、实验目的19

二、对实验设备的要求19

三、微动副和试验件21

1-5 各种参数对微动磨损的影响21

一、振幅的影响22

二、接触压力的影响23

三、频率的影响24

四、循环次数的影响24

五、环境温度的影响25

六、气体成分的影响26

七、环境湿度的影响27

八、接触处试件形状的影响27

1-6 实验举例28

第二章微动疲劳31

2-1 一般概念32

一、研究内容32

二、微动疲劳和普通疲劳32

三、微动疲劳曲线34

2-2 微动疲劳的基本理论35

一、微裂纹的形成35

二、疲劳裂纹的形成38

三、疲劳裂纹的扩展41

四、两类微动疲劳门坎值42

实验的类型43

2-3 微动疲劳实验概述43

一、实验的目的和内容44

三、实验设备44

2-4 微动疲劳理论的实验验证47

一、微动疲劳的门坎值47

二、微动疲劳裂纹的形成50

三、微动疲劳裂纹的扩展58

一、滑动振幅65

2-5 影响微动疲劳的因素65

二、接触压力67

三、载荷频率68

四、气体环境和湿度69

五、外载大小和外载类型71

第三章力学分析73

3-1 半空间体和半平面体受力时的应力分布73

一、半平面体边界上受集中力73

二、半空间体边界面的一直线上受法向均布载荷75

三、半平面体边界上受法向均布载荷76

四、半空间体受法向力77

3-2 接触问题79

一、接触于一点的两弹性体的挤压——赫芝问题79

二、两弹性球的接触81

三、球体与平面、球体与球座接触83

四、两圆柱体、圆柱体与平面接触83

一、法向压力和交变切向力共同作用时两弹性球的接触84

3-3 有切向力的接触84

二、二维弹性圆柱体接触88

3-4 几种结构模型的微动疲劳计算分析90

一、拉—压载荷91

二、弯曲载荷95

三、扭转载荷99

四、阻尼作用102

3-5 结构模型的实验研究103

一、拉—压实验104

二、弯曲实验106

3-6 小结107

第四章微动疲劳的断裂力学分析109

4-1 微动疲劳中的应力强度因子109

4-2 微动桥式的研究模型115

一、研究方案116

二、试件的载荷116

4-3 应力强度因子计算119

一、桥足的压力分布119

二、应力强度因子120

4-4 短裂纹的应力强度因子修正和裂纹扩展速率124

一、应力强度因子修正124

二、裂纹扩展速率125

4-5 断裂力学预测微动疲劳寿命126

一、均方根法研究承受随机载荷的试件128

二、微动疲劳的Sr-N曲线131

三、裂纹扩展曲线135

四、桥足压力分布对微动疲劳寿命的影响137

五、桥足距对微动疲劳寿命的影响139

六、桥足载荷对微动疲劳寿命的影响140

4-6 小结141

第五章燕尾榫联接的微动疲劳143

5-1 研究概况143

一、燕尾榫的微动损伤143

二、结构模型的设计准则144

三、结构模型和实验设备的逐步发展146

一、接触问题的有限元方法149

5-2 计算方法149

二、接触状态及其条件表达式150

三、有限元混合法151

四、计算程序158

5-3 盘上轴向开槽的燕尾榫联接的计算分析（底角45°）160

一、结构模型160

二、一对叶片的模型161

三、三对叶片的模型171

二、疲劳寿命176

一、试件和实验设备176

5-4 室温环境下的实验176

三、微裂纹及扩展断裂部位179

第六章榫联接的进一步研究182

6-1 燕尾榫联接在高温环境中的微动疲劳特性182

一、计算分析183

二、实验187

三、小结189

6-2 底角不是45°的燕尾榫189

一、燕尾的形状——结构模型189

二、计算分析191

三、实验194

四、计算和实验结果分析194

五、小结195

6-3 叶片振动引起的微动疲劳195

一、计算分析196

二、实验198

四、小结199

三、计算和实验结果分析199

6-4 盘上周向开槽的燕尾榫200

一、结构模型200

二、计算分析201

三、周向和轴向开槽的燕尾联接比较205

四、减薄了的盘的计算分析206

五、实验及结果分析208

六、小结211

6-5 叶片和盘的枞树榫联接212

二、计算模型213

一、结构模型213

三、接触状态、应力和相对位移215

四、微动损伤参数FD219

五、综合参数FFD220

六、危险点221

七、实验概述222

八、实验结果223

九、小结224

参考文献225