接觸疲勞
關(guān)注創(chuàng)建者：我是小能 創(chuàng)建時間：2023-01-10
接觸疲勞的視頻教程
nCode疲勞計算實操及工程案例應用
本課程還包括基礎(chǔ)疲勞理論的講解，了解疲勞基礎(chǔ)知識的學員可以直接略過。沒有任何疲勞學習計算經(jīng)驗的需要學習該基礎(chǔ)理論課程，避免軟件學習過程中對相關(guān)基礎(chǔ)知識不了解，造成軟件學習困惑。 課程最后幾節(jié)屬于流程介紹，本人實際工程中主要涉及應力疲勞，對相關(guān)計算方法比較了解。應變疲勞和焊縫疲勞接觸過簡單實際案例，其他案例流程屬于軟件流程操作，如涉及相關(guān)項目的計算，還需要學員自行學習更多專業(yè)背景知識。
￥458 7小時41分鐘 1298播放
查看
nCode疲勞計算實操及工程案例應用
本課程還包括基礎(chǔ)疲勞理論的講解，了解疲勞基礎(chǔ)知識的學員可以直接略過。沒有任何疲勞學習計算經(jīng)驗的需要學習該基礎(chǔ)理論課程，避免軟件學習過程中對相關(guān)基礎(chǔ)知識不了解，造成軟件學習困惑。 課程最后幾節(jié)屬于流程介紹，本人實際工程中主要涉及應力疲勞，對相關(guān)計算方法比較了解。應變疲勞和焊縫疲勞接觸過簡單實際案例，其他案例流程屬于軟件流程操作，如涉及相關(guān)項目的計算，還需要學員自行學習更多專業(yè)背景知識。
￥458 7小時42分鐘 778播放
查看
接觸疲勞的實例教程
軸承、齒輪、軌道和凸輪的損壞是由一種叫做接觸疲勞的損傷機制引起的。當接觸的兩個零件承受瞬態(tài)接觸壓力時，在裝配中就會發(fā)生這種情況。當傳遞的載荷過高時，經(jīng)過無數(shù)次的載荷循環(huán)，表面材料的一塊會剝落并留下一個小凹坑。這種現(xiàn)象被稱為剝落或點蝕。利用 COMSOL Multiphysics? 軟件，我們可以建立接觸疲勞模型并預測這些組件的失效。
接觸疲勞的損傷機制
當兩個零件之間不斷變化的接觸壓力在表面和次表面層上引入一個隨時間變化的應力狀態(tài)時，就會發(fā)生接觸疲勞。當應力過高時，就會在組件的表面和次表面形成微裂縫。表面下的微裂縫經(jīng)常是始于某種缺陷，如材料的雜質(zhì)。這種微裂紋隨著加載會平行于表面增長。在一定程度上，它會向表面彎曲，去除一塊材料而留下一個淺孔。
一個滾動體沿彎曲滾道運動時的應力軌跡。頂面的紅色顯示了高水平的接觸壓力，藍色顯示了無應力區(qū)域。次表面分別以紅色和藍色顯示高和低的等效應力。
接觸疲勞的三種主要類型是：
長期接觸疲勞
滾動接觸疲勞
微動接觸疲勞
在長期接觸疲勞中，接觸的兩個物體在表面的法線方向上經(jīng)歷了相對運動。這種運動可以非常小，小到人眼看不到，也可以大到使表面分離。這兩個物體被反復擠壓然后被釋放。在滾動接觸疲勞中，接觸疲勞是由物體在表面上的滾動引起的。
文中我們不會討論建立微動疲勞模型的具體細節(jié)，但這種類型的疲勞發(fā)生在接觸的兩個物體沿表面有一個小的相對運動（如振動）時。在宏觀層面上，這兩個物體似乎是相向運動的，但在微觀層面上，這兩個表面會出現(xiàn)相對運動，從而導致疲勞失效。
展開 EH36鋼的疲勞性能對接焊縫接觸面沖刷過程的超長壽命的校核，實驗結(jié)果表明，108—010年期間仍然可能發(fā)生疲勞斷裂，與常規(guī)方法使用不兼容的疲勞強度對應于1 107年周期設(shè)計中，需要焊接結(jié)構(gòu)能在超長壽命服役制度。掃描電子顯微鏡分析表明,疲勞裂紋主要發(fā)起于接焊縫的坡口接觸面的內(nèi)部缺陷。一種新的“魚眼”缺陷在焊接接頭中被發(fā)現(xiàn)。對接焊縫接觸面中的區(qū)域缺陷與其疲勞壽命的關(guān)系已經(jīng)被證實。當缺陷尺寸足夠大且數(shù)量較多時，將嚴重降低焊接接頭的疲勞性能。夾雜對合金焊接接頭疲勞性能也有嚴重的影響。
1.介紹
近年來越來越多的的構(gòu)件采用焊接而成，實際應用中發(fā)現(xiàn)此焊接結(jié)構(gòu)的破壞多是從焊接接頭處開始的，這主要是由于在焊接接頭處存在氣孔、未焊透以及裂紋等集合缺陷，導致局部區(qū)域應力集中，從而降低了整個結(jié)構(gòu)的強度和使用壽命。因此研究焊接接頭處的疲勞表現(xiàn)以及分析影響焊接接頭性能的因素具有重要意義。
如果完全采用工藝試驗的方法進行這方面的研究，研究成本會很高而且周期也長，不利于新產(chǎn)品的開發(fā)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，有限元分析軟件在工程中得到了廣泛地應用。本題采用ANSYS軟件來模擬焊接缺陷，進行平疲勞方面的分析。將有限元計算結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)進行對比，表明有限元計算結(jié)果是合理的，因此可以采用ANSYS對焊接結(jié)構(gòu)進行疲勞分析。
2.1 焊縫接觸面夾雜缺陷有限元分析基本理論
焊接熱作用貫穿整個焊接結(jié)構(gòu)的制造過程中，焊接熱過程直接決定了接頭的顯微組織焊接應力與變形，而焊接接頭的顯微組織卻影響著接頭的疲勞強度壽命。隨著計算機技術(shù)和有限元方法的快速發(fā)展，采用有限元法通過計算機對焊接區(qū)拘束應力的瞬時分布進行了研究，同時結(jié)合裂紋和組織觀察來進行全面分析，可以深入研究各種因素對焊接裂紋起裂和擴展的影響。
展開 一.軸承的失效機理
1.接觸疲勞失效
接觸疲勞失效系指軸承工作表面受到交變應力的作用而產(chǎn)生的材料疲勞失效。
接觸疲勞失效常見的形式是接觸疲勞剝落。接觸疲勞剝落發(fā)生在軸承工作表面，往往伴隨著疲勞裂紋，首先從接觸表面以下最大交變切應力處產(chǎn)生，然后擴展到表面形成不同的剝落形狀，如點狀為點蝕或麻點剝落，剝落成小片狀的稱淺層剝落。由于剝落面的逐漸擴大，會慢慢向深層擴展，形成深層剝落。深層剝落是接觸疲勞失效的疲勞源。
2.磨損失效
磨損失效系指表面之間的相對滑動摩擦導致其工作表面金屬不斷磨損而產(chǎn)生的失效。
持續(xù)的磨損將引起軸承零件逐漸損壞，并最終導致軸承尺寸精度喪失及其它問題。磨損失效是各類軸承常見的失效模式之一，按磨損形式通常可分為磨粒磨損和粘著磨損。
磨粒磨損是指軸承工作表面之間擠入外來堅硬粒子或硬質(zhì)異物或金屬表面的磨屑且接觸表面相對移動而引起的磨損，常在軸承工作表面造成犁溝狀的擦傷。
粘著磨損是指由于摩擦表面的顯微凸起或異物使摩擦面受力不均，在潤滑條件嚴重惡化時，因局部摩擦生熱，易造成摩擦面局部變形和摩擦顯微焊合現(xiàn)象，嚴重時表面金屬可能局部熔化，接觸面上作用力將局部摩擦焊接點從基體上撕裂而增大塑性變形。
3.斷裂失效
軸承斷裂失效主要原因是缺陷與過載兩大因素。當外加載荷超過材料強度極限而造成零件斷裂稱為過載斷裂。過載原因主要是主機突發(fā)故障或安裝不當。軸承零件的微裂紋、縮孔、氣泡、大塊外來雜物、過熱組織及局部燒傷等缺陷在沖擊過載或劇烈振動時也會在缺陷處引起斷裂，稱為缺陷斷裂。
應當指出，軸承在制造過程中，對原材料的入廠復驗、鍛造和熱處理質(zhì)量控制、加工過程控制中可通過儀器正確分析上述缺陷是否存在。
展開 圖 3 齒輪表層部晶界氧化層組織
提高齒輪彎曲疲勞強度通常采用加大齒根R角，高壓力角設(shè)計，熱處理采用滲碳淬火或碳氮共滲熱處理及噴丸強化等表面處理技術(shù)。例如，改善不完全滲碳異常層的方法一般可采用提高淬火速度，但要注意避免產(chǎn)生較大的齒面變形；或是采用降低Si、Mn、Cr等元素含量的同時增加Ni，Mo等利于提高淬火性能的合金元素。
1.2.2 齒面接觸疲勞機理及材料研究
齒面疲勞破損是齒輪對在齒面接觸應力和齒面嚙合相對滑動速度不同時所產(chǎn)生的拉伸應力的反復作用下造成的。破損形式以表面破壞點蝕和剝落為主，圖4為齒輪點蝕破損實例。
圖 4 齒面疲勞性點蝕實例
齒面疲勞點蝕壽命與齒輪嚙合時的表面溫度、齒面粗糙度、摩擦因數(shù)呈正比，與潤滑油動黏度成反比。通常提高材料高溫狀態(tài)硬度和回火軟化抵抗可有效地增加齒輪的齒面疲勞壽命，試驗表明，將齒面的碳質(zhì)量分數(shù)由0.8%~1.0%提高到2.0%~3.0%可抑制材料表層的高溫軟化，但高濃度滲碳時由于微小碳化物大量析出，滲碳時間和擴散時間需要嚴格控制。圖5為高濃度滲碳和普通滲碳的硬度與表面距離及表面溫度的關(guān)系。
圖 5 高濃度滲碳與普通滲碳對齒面硬度的比較
另一種方法是材料中適當提高Si、Cr等合金元素的含量并實施碳氮共滲熱處理方法可使齒面接觸疲勞壽命大幅提高，如圖6所示為不同合金成分組成的齒輪鋼在動力循環(huán)試驗臺上的點蝕疲勞實驗結(jié)果對比(CQT: 滲碳，CNQT: 碳氮共滲)。
圖 6 齒輪疲勞性點蝕試驗結(jié)果
熱處理技術(shù)
2.1 齒輪材料熱處理基礎(chǔ)研究
通過齒輪材料的基因分析和基礎(chǔ)性能實驗掌握材料基本參數(shù)與強度特性對熱處理數(shù)值模擬，預測熱處理變形和強度至關(guān)重要。
展開 高強螺栓結(jié)構(gòu)應力與疲勞校核分析報告.zip
高強螺栓的疲勞分析校核。應用WB自帶的疲勞分析模塊，對螺栓進行應力分析和疲勞校核。
特點：疲勞分析模塊的應用；螺栓預緊力；對稱，多載荷步；接觸非線性。
由于涉及企業(yè)隱私，和單位法規(guī)的規(guī)定，隱去報告中含有隱私的 部分，望大家見諒和理解，歡迎大家討論，共同進步。
接觸疲勞的相關(guān)專題、標簽、搜索
接觸疲勞的最新內(nèi)容
核心技術(shù)原理
基于拉格朗日方程與牛頓 - 歐拉方程，采用變步長剛性積分算法 + 稀疏矩陣技術(shù)，高效求解大規(guī)模非線性動力學方程；支持剛?cè)狁詈稀⒎蔷€性接觸、摩擦、疲勞、振動等多物理場耦合分析，兼顧計算精度與效率。
二、核心優(yōu)勢
1.
觀察壓力峰值是否隨時間推移而增高、壓力分布是否從均勻變得集中、接觸面積是否因疲勞而減小。這是評估血液循環(huán)與局部舒適度的關(guān)鍵指標。
長時動態(tài)振動譜測試：
使用六自由度振動臺，不再僅進行短時的掃頻測試，而是復現(xiàn)一段長達數(shù)小時的典型長途路譜（如混合城市、高速、鄉(xiāng)村道路）。
（4）計算齒面接觸疲勞強度，中心距=174 mm。
2.2.2 直線運動設(shè)計
為了使自動裝卸結(jié)構(gòu)在工作過程中能夠穩(wěn)定運行，直線運 動速度設(shè)置為 20 mm/s。為了實現(xiàn)機構(gòu)的穩(wěn)定性和靈活性，驅(qū)動 電機使用直流電機，額定電壓為 24 V，直徑為 70 mm。
我們的研究結(jié)果確定了凸輪軸高旋轉(zhuǎn)速度下最有可能發(fā)生疲勞的接觸位置。因此，這項研究對于防止摩托車內(nèi)燃機氣門機構(gòu)機構(gòu)中部件的磨損和疲勞也很有效。
目前主要從事輪軌關(guān)系問題研究，其中包括輪軌滾動接觸理論、輪軌粘著、輪軌接觸表面波浪形磨損和滾動接觸疲勞、輪軌噪聲、脫軌和輪軌型面設(shè)計。
1、傳動系A(chǔ)baqus解決方案
傳動系主要起傳遞功率的作用，涉及大量的傳動齒輪，因此接觸與接觸疲勞的計算顯的尤為重要。
（1）齒輪傳動分析
齒輪是重要的傳動零件，齒輪的模擬面臨的挑戰(zhàn)主要是：幾何形狀復雜（局部尺度很小），接觸面多，接觸面隨時間變化而變化等等。使用Abaqus可以分析齒輪在各種工況和狀態(tài)下的接觸應力，為強度和壽命設(shè)計提供參考。
磨損試驗方法比較
磨損試驗儀器：滾子式磨損試驗機、環(huán)塊磨損試驗機、旋轉(zhuǎn)圓盤一銷式磨損試驗機、往復式摩擦-磨損試驗機、四球式摩擦-磨損試驗機、接觸疲勞試驗機、濕磨試驗機。
#5
接觸疲勞
這是指機器零件的接觸表面，在接觸應力的反復作用下，出現(xiàn)麻點剝落或表面壓碎剝落，從而造成機件失效破壞。
2 失效分析
2.1 硬度和滲碳淬火硬化層深檢測
熱處理對齒輪的承載能力和使用壽命有很大影響，滲碳后表面含碳量提高，以保證淬火后得到高的硬度，提高耐磨性和接觸疲勞強度
齒輪、凸輪、活塞、軸類等許多重要的機器零件經(jīng)過滲碳及隨后的淬火并低溫回火后，可以獲
得很高的表面硬度、耐磨性以及高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度。而心部仍保持低碳，具有良好的塑性和韌性。因此，滲碳可使同一材料制作的機器零件兼有高碳鋼
和低碳鋼的性能。從而使這些零件既能承受磨損和較高的表面接觸應力，同時又能承受彎曲應力及沖擊負荷的作用。
