材料磨损与耐磨材料(第3章疲劳磨损ppt课件)4详解.ppt
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1、资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值13.4 疲劳磨损疲劳磨损3.4.1 疲劳磨损的实质与特点疲劳磨损的实质与特点3.4.2 疲劳磨损与整体疲劳的区别疲劳磨损与整体疲劳的区别3.4.3 疲劳磨损的基本原理疲劳磨损的基本原理3.4.4 疲劳磨损的影响因素疲劳磨损的影响因素资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值23.4.1 疲劳磨损的实质与特点疲劳磨损的实质与特点资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,
2、随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值也被称为接触疲劳磨损,接触疲劳磨损,是在循环载荷作用下产生的表面失效形式,其过程包括裂纹的萌生裂纹的萌生、扩展扩展及及最后断裂最后断裂,其典型其典型特征为点蚀及剥落特征为点蚀及剥落。与整体的疲劳断裂有很多相似之处,可以看作材料疲劳断裂的一种特殊形式。3疲劳磨损疲劳磨损是一种最普遍的磨损形式,主要发生在承受周期性的接触载荷或交变应力的零件表面上。如滚动轴承、齿轮、车轴、钢轨、轧辊等。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值43.4.1 疲劳磨损的实质与特
3、点疲劳磨损的实质与特点从本质看,接触疲劳符合磨损的一般规律,即发生接发生接触、摩擦、造成表面累计损伤并形成磨屑,触、摩擦、造成表面累计损伤并形成磨屑,特别是不不仅在滚动接触,而且在滑动接触及其它磨损形式中,仅在滚动接触,而且在滑动接触及其它磨损形式中,也都发现了表面疲劳过程,因此疲劳磨损完全可以被认为是一种独立的,而且是相当普遍的磨损形式一种独立的,而且是相当普遍的磨损形式。疲劳磨损定义:疲劳磨损定义:当两个接触体相对滚动或滑动时,在接触区形成的循环应力超过材料的疲劳强度疲劳强度的情况下,在表面层将引发裂纹并逐步扩展。最后使裂纹以上的材料断裂剥落下来的磨损过程。资金是运动的价值,资金的价值是随
4、时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值53.4 疲劳磨损疲劳磨损3.4.1 疲劳磨损的实质与特点疲劳磨损的实质与特点3.4.2 疲劳磨损与整体疲劳的区别疲劳磨损与整体疲劳的区别3.4.3 疲劳磨损的基本原理疲劳磨损的基本原理3.4.4 疲劳磨损的影响因素疲劳磨损的影响因素资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值疲劳磨损与整体疲劳的区别疲劳磨损与整体疲劳的区别整体整体磨损磨损6资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,
5、其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值裂纹萌生和扩展方式疲劳寿命环境复杂程度计算和追踪复杂性7资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值83.4.2 疲劳磨损与整体疲劳的区别疲劳磨损与整体疲劳的区别区别一:区别一:u裂纹源的萌生位置整体疲劳疲劳磨损表面亚表层资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值裂纹扩展的途径和方向93.4.2 疲劳磨损与整体疲劳的区别疲劳磨损与整体疲劳的区别 表面沿与外加应力成表面沿与外加应力成45角的方向扩
6、展,角的方向扩展,超过两三个晶粒后,即转向与应力垂直的方向超过两三个晶粒后,即转向与应力垂直的方向整体疲劳 平行于表面,或是与表面成一定角度平行于表面,或是与表面成一定角度(约为约为1030),且只限于在表面层内扩展。,且只限于在表面层内扩展。疲劳磨损资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值103.4.2 疲劳磨损与整体疲劳的区别疲劳磨损与整体疲劳的区别其二:其二:疲劳寿命疲劳寿命u整体疲劳中,一般都存在明显的疲劳极限疲劳极限,即对某一种材料都有一个应力极限,低于该极限,疲劳寿命可认为是无限的。u疲劳磨损尚未发
7、现这样的疲劳极限,零件的寿命波动很大。有经验公式可以表示疲劳失效时间t与最大接触应力m之间的数值关系:u 在点接触或线接触情况下,由于接触应力可以很高,所以接触疲劳寿命要比整体疲劳低得多。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值113.4.2 疲劳磨损与整体疲劳的区别疲劳磨损与整体疲劳的区别其三:其三:环境复杂性环境复杂性u疲劳磨损中,除循环应力作用外,材料还经受复杂的摩擦过程,可引起表面层一系列的物理化学变化(如残余应力、组织结构、缺陷特征、表面温度、塑性变形以及各种机械及物理性能变化等)。u这使疲劳磨损比整
8、体疲劳处于更恶劣的工况,而且过程非常复杂。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值123.4.2 疲劳磨损与整体疲劳的区别疲劳磨损与整体疲劳的区别其四:其四:计算和评价复杂性计算和评价复杂性u接触应力的计算接触应力的计算比起整体疲劳断裂的应力强度因子的计算更复杂,由于一系列的因素都会影响根据理想光滑表面接触的假设条件(如材料是均匀的、各向同性的、只发生弹性变形等)计算出来的结果。u这些因素包括:材料的不均匀性、材料表面的特征、载荷分布及接触的不连续性、油膜建立情况、切向力的大小等等。资金是运动的价值,资金的价值
9、是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值133.4 疲劳磨损疲劳磨损3.4.1 疲劳磨损的实质疲劳磨损的实质3.4.2 疲劳磨损与整体疲劳的区别疲劳磨损与整体疲劳的区别3.4.3 疲劳磨损的基本原理疲劳磨损的基本原理3.4.4 疲劳磨损的影响因素疲劳磨损的影响因素资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值143.4.3 疲劳磨损的基本原理疲劳磨损的基本原理疲劳磨损表面接触处应力的性质和数值变化趋势,可根据赫兹理论判定。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化
10、而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值滚动接触时,在交变应力的影响下,裂纹容易在这里形核。若除滚动接触还存在滑动接触,破坏位置就逐渐移向表面,因为纯滑动时最大应力应在表面处。153.4.3 疲劳磨损的基本原理疲劳磨损的基本原理点接触点接触线接触线接触最大剪应力是发生在离表面一定距离处。最大剪应力是发生在离表面一定距离处。其距离点接触是其距离点接触是0.47a对(线接触)是对(线接触)是0.78aa为接触区宽度的1/2。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值点蚀点蚀
11、与与剥落剥落是机器零件表面上接触疲劳磨损的典型特征。16资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值173.4.3 疲劳磨损的基本原理疲劳磨损的基本原理 一、点蚀一、点蚀点蚀裂纹一般都从表面开始,向内倾斜扩展(与表面成l030角),最后裂纹折向表面,裂纹以上的材料折断脱落下来即成点蚀,因此单个的点蚀坑的表面形貌常表现为“扇形”或“贝壳形”。当点蚀充分发展后,这种形貌特征已难于辨别。齿轮节圆上形成的点蚀齿轮节圆上形成的点蚀发动机冷激铸铁挺杆端面上的点蚀发动机冷激铸铁挺杆端面上的点蚀资金是运动的价值,资金的价值是随时间
12、变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值183.4.3 疲劳磨损的基本原理疲劳磨损的基本原理1.早期点蚀理论早期点蚀理论SWay模型(于模型(于1935年提出):年提出):1)发生点蚀的必要条件:摩擦副之间有)发生点蚀的必要条件:摩擦副之间有油润油润 滑滑;2)如果润滑油的)如果润滑油的粘度粘度高于某一定值,点蚀将不高于某一定值,点蚀将不 会发生;会发生;3)光滑的光滑的接触表面接触表面不易不易发生点蚀;发生点蚀;4)热处理条件对于点蚀有显著的影响。热处理条件对于点蚀有显著的影响。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随
13、时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值193.4.3 疲劳磨损的基本原理疲劳磨损的基本原理l点蚀过程:点蚀过程:l(1)裂纹的开口迎向接触点:)裂纹的开口迎向接触点:由于接触压力产生的高压油波以极高的速度进入裂纹,对裂纹壁产生强大液体冲击,同时配对的接触表面又可能将裂纹口封闭,使裂纹内的油压进一步增高,从而使裂纹向纵深扩展。点蚀裂纹扩展示意图点蚀裂纹扩展示意图(裂纹方向迎向接触点裂纹方向迎向接触点)资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值203.4.3 疲劳磨损的基本原理疲劳磨损的基本原理
14、裂纹的缝隙越大,作用在裂纹壁上的压力也越大。裂纹与表面之间的材料犹如一个悬臂梁承受弯曲载荷,当其根部强度不够时就将发生折断,在表面上形成点蚀坑。点蚀裂纹扩展示意图点蚀裂纹扩展示意图(裂纹方向迎向接触点裂纹方向迎向接触点)资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值213.4.3 疲劳磨损的基本原理疲劳磨损的基本原理(2)裂纹方向背离接触点:)裂纹方向背离接触点:当裂纹开口逐渐进入接触区,由于开口没有被封闭,润滑油被挤出,因此这种裂纹不会扩展,也不会发展成为点蚀。点蚀裂纹扩展示意图点蚀裂纹扩展示意图(裂纹方向背向接触
15、点裂纹方向背向接触点)资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值223.4.3 疲劳磨损的基本原理疲劳磨损的基本原理2.早期点蚀理论早期点蚀理论摩擦温度诱发理论:摩擦温度诱发理论:l当两体互相接触时,由于表面粗糙不平,使局部接触区压力很大,表面层发生塑性变形,因此接触区处于瞬时高温状态。在温度变化和高压作用下,接触区的金属组织逐渐发生变化。同时产生局部内应力,使表面层金属组织结构变化,并在表面层引起很大的压应力。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金
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