材料磨損與耐磨材料(第3章疲勞磨損ppt課件)4詳解.ppt
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1、資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值13.4 疲勞磨損疲勞磨損3.4.1 疲勞磨損的實質與特點疲勞磨損的實質與特點3.4.2 疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別3.4.3 疲勞磨損的基本原理疲勞磨損的基本原理3.4.4 疲勞磨損的影響因素疲勞磨損的影響因素資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值23.4.1 疲勞磨損的實質與特點疲勞磨損的實質與特點資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),
2、隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值也被稱為接觸疲勞磨損,接觸疲勞磨損,是在循環(huán)載荷作用下產生的表面失效形式,其過程包括裂紋的萌生裂紋的萌生、擴展擴展及及最后斷裂最后斷裂,其典型其典型特征為點蝕及剝落特征為點蝕及剝落。與整體的疲勞斷裂有很多相似之處,可以看作材料疲勞斷裂的一種特殊形式。3疲勞磨損疲勞磨損是一種最普遍的磨損形式,主要發(fā)生在承受周期性的接觸載荷或交變應力的零件表面上。如滾動軸承、齒輪、車軸、鋼軌、軋輥等。資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值43.4.1 疲勞磨損的實質與特
3、點疲勞磨損的實質與特點從本質看,接觸疲勞符合磨損的一般規(guī)律,即發(fā)生接發(fā)生接觸、摩擦、造成表面累計損傷并形成磨屑,觸、摩擦、造成表面累計損傷并形成磨屑,特別是不不僅在滾動接觸,而且在滑動接觸及其它磨損形式中,僅在滾動接觸,而且在滑動接觸及其它磨損形式中,也都發(fā)現(xiàn)了表面疲勞過程,因此疲勞磨損完全可以被認為是一種獨立的,而且是相當普遍的磨損形式一種獨立的,而且是相當普遍的磨損形式。疲勞磨損定義:疲勞磨損定義:當兩個接觸體相對滾動或滑動時,在接觸區(qū)形成的循環(huán)應力超過材料的疲勞強度疲勞強度的情況下,在表面層將引發(fā)裂紋并逐步擴展。最后使裂紋以上的材料斷裂剝落下來的磨損過程。資金是運動的價值,資金的價值是隨
4、時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值53.4 疲勞磨損疲勞磨損3.4.1 疲勞磨損的實質與特點疲勞磨損的實質與特點3.4.2 疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別3.4.3 疲勞磨損的基本原理疲勞磨損的基本原理3.4.4 疲勞磨損的影響因素疲勞磨損的影響因素資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別整體整體磨損磨損6資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,
5、其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值裂紋萌生和擴展方式疲勞壽命環(huán)境復雜程度計算和追蹤復雜性7資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值83.4.2 疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別區(qū)別一:區(qū)別一:u裂紋源的萌生位置整體疲勞疲勞磨損表面亞表層資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值裂紋擴展的途徑和方向93.4.2 疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別 表面沿與外加應力成表面沿與外加應力成45角的方向擴
6、展,角的方向擴展,超過兩三個晶粒后,即轉向與應力垂直的方向超過兩三個晶粒后,即轉向與應力垂直的方向整體疲勞 平行于表面,或是與表面成一定角度平行于表面,或是與表面成一定角度(約為約為1030),且只限于在表面層內擴展。,且只限于在表面層內擴展。疲勞磨損資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值103.4.2 疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別其二:其二:疲勞壽命疲勞壽命u整體疲勞中,一般都存在明顯的疲勞極限疲勞極限,即對某一種材料都有一個應力極限,低于該極限,疲勞壽命可認為是無限的。u疲勞磨損尚未發(fā)
7、現(xiàn)這樣的疲勞極限,零件的壽命波動很大。有經驗公式可以表示疲勞失效時間t與最大接觸應力m之間的數(shù)值關系:u 在點接觸或線接觸情況下,由于接觸應力可以很高,所以接觸疲勞壽命要比整體疲勞低得多。資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值113.4.2 疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別其三:其三:環(huán)境復雜性環(huán)境復雜性u疲勞磨損中,除循環(huán)應力作用外,材料還經受復雜的摩擦過程,可引起表面層一系列的物理化學變化(如殘余應力、組織結構、缺陷特征、表面溫度、塑性變形以及各種機械及物理性能變化等)。u這使疲勞磨損比整
8、體疲勞處于更惡劣的工況,而且過程非常復雜。資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值123.4.2 疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別其四:其四:計算和評價復雜性計算和評價復雜性u接觸應力的計算接觸應力的計算比起整體疲勞斷裂的應力強度因子的計算更復雜,由于一系列的因素都會影響根據(jù)理想光滑表面接觸的假設條件(如材料是均勻的、各向同性的、只發(fā)生彈性變形等)計算出來的結果。u這些因素包括:材料的不均勻性、材料表面的特征、載荷分布及接觸的不連續(xù)性、油膜建立情況、切向力的大小等等。資金是運動的價值,資金的價值
9、是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值133.4 疲勞磨損疲勞磨損3.4.1 疲勞磨損的實質疲勞磨損的實質3.4.2 疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別疲勞磨損與整體疲勞的區(qū)別3.4.3 疲勞磨損的基本原理疲勞磨損的基本原理3.4.4 疲勞磨損的影響因素疲勞磨損的影響因素資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值143.4.3 疲勞磨損的基本原理疲勞磨損的基本原理疲勞磨損表面接觸處應力的性質和數(shù)值變化趨勢,可根據(jù)赫茲理論判定。資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化
10、而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值滾動接觸時,在交變應力的影響下,裂紋容易在這里形核。若除滾動接觸還存在滑動接觸,破壞位置就逐漸移向表面,因為純滑動時最大應力應在表面處。153.4.3 疲勞磨損的基本原理疲勞磨損的基本原理點接觸點接觸線接觸線接觸最大剪應力是發(fā)生在離表面一定距離處。最大剪應力是發(fā)生在離表面一定距離處。其距離點接觸是其距離點接觸是0.47a對(線接觸)是對(線接觸)是0.78aa為接觸區(qū)寬度的1/2。資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值點蝕點蝕
11、與與剝落剝落是機器零件表面上接觸疲勞磨損的典型特征。16資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值173.4.3 疲勞磨損的基本原理疲勞磨損的基本原理 一、點蝕一、點蝕點蝕裂紋一般都從表面開始,向內傾斜擴展(與表面成l030角),最后裂紋折向表面,裂紋以上的材料折斷脫落下來即成點蝕,因此單個的點蝕坑的表面形貌常表現(xiàn)為“扇形”或“貝殼形”。當點蝕充分發(fā)展后,這種形貌特征已難于辨別。齒輪節(jié)圓上形成的點蝕齒輪節(jié)圓上形成的點蝕發(fā)動機冷激鑄鐵挺桿端面上的點蝕發(fā)動機冷激鑄鐵挺桿端面上的點蝕資金是運動的價值,資金的價值是隨時間
12、變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值183.4.3 疲勞磨損的基本原理疲勞磨損的基本原理1.早期點蝕理論早期點蝕理論SWay模型(于模型(于1935年提出):年提出):1)發(fā)生點蝕的必要條件:摩擦副之間有)發(fā)生點蝕的必要條件:摩擦副之間有油潤油潤 滑滑;2)如果潤滑油的)如果潤滑油的粘度粘度高于某一定值,點蝕將不高于某一定值,點蝕將不 會發(fā)生;會發(fā)生;3)光滑的光滑的接觸表面接觸表面不易不易發(fā)生點蝕;發(fā)生點蝕;4)熱處理條件對于點蝕有顯著的影響。熱處理條件對于點蝕有顯著的影響。資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨
13、時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值193.4.3 疲勞磨損的基本原理疲勞磨損的基本原理l點蝕過程:點蝕過程:l(1)裂紋的開口迎向接觸點:)裂紋的開口迎向接觸點:由于接觸壓力產生的高壓油波以極高的速度進入裂紋,對裂紋壁產生強大液體沖擊,同時配對的接觸表面又可能將裂紋口封閉,使裂紋內的油壓進一步增高,從而使裂紋向縱深擴展。點蝕裂紋擴展示意圖點蝕裂紋擴展示意圖(裂紋方向迎向接觸點裂紋方向迎向接觸點)資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值203.4.3 疲勞磨損的基本原理疲勞磨損的基本原理
14、裂紋的縫隙越大,作用在裂紋壁上的壓力也越大。裂紋與表面之間的材料猶如一個懸臂梁承受彎曲載荷,當其根部強度不夠時就將發(fā)生折斷,在表面上形成點蝕坑。點蝕裂紋擴展示意圖點蝕裂紋擴展示意圖(裂紋方向迎向接觸點裂紋方向迎向接觸點)資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值213.4.3 疲勞磨損的基本原理疲勞磨損的基本原理(2)裂紋方向背離接觸點:)裂紋方向背離接觸點:當裂紋開口逐漸進入接觸區(qū),由于開口沒有被封閉,潤滑油被擠出,因此這種裂紋不會擴展,也不會發(fā)展成為點蝕。點蝕裂紋擴展示意圖點蝕裂紋擴展示意圖(裂紋方向背向接觸
15、點裂紋方向背向接觸點)資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金就是原有資金的時間價值223.4.3 疲勞磨損的基本原理疲勞磨損的基本原理2.早期點蝕理論早期點蝕理論摩擦溫度誘發(fā)理論:摩擦溫度誘發(fā)理論:l當兩體互相接觸時,由于表面粗糙不平,使局部接觸區(qū)壓力很大,表面層發(fā)生塑性變形,因此接觸區(qū)處于瞬時高溫狀態(tài)。在溫度變化和高壓作用下,接觸區(qū)的金屬組織逐漸發(fā)生變化。同時產生局部內應力,使表面層金屬組織結構變化,并在表面層引起很大的壓應力。資金是運動的價值,資金的價值是隨時間變化而變化的,是時間的函數(shù),隨時間的推移而增值,其增值的這部分資金
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