45号钢板价格微动疲劳存在比较普遍,是造成机械结构中一些关键零部件失效的主要原因。微动疲劳损伤在构件接触表面萌生裂纹并扩展,降低了构件的疲劳寿命,甚至造成灾难性的事故。实验研究了45号钢,在不同应力比轴向循环载荷下的微动疲劳寿命和裂纹萌生特性。通过有限元数值计算,分析了接触面的应力强度、轴向应力、横向应力、剪应力等的分布特点及其对裂纹萌生特性的影响。主要工作和成果如下:1.设计了柱面桥脚微动桥、加载螺头及加载钢圈等实验装置。实现了柱面—平面接触的微动疲劳实验。获得了垂直载荷为2000N,轴向循环载荷应力比分别为0,0.25,0.5条件下,45号钢微动疲劳的S—N曲线。研究发现,轴向循环载荷应力比大于等于0时,相同轴向循环载荷应力幅下的微动疲劳寿命,随着轴向循环载荷应力比的增大而降低。显微观察了微动磨损面,磨损面存在大量平行于微动方向的磨痕及微裂纹群、长裂纹、表面脱落、蚀坑等微动磨损现象。分析了实验条件下的微动磨损机理。测量了微动疲劳断裂裂纹位置。45号钢在柱面—平面接触条件下,微动疲劳断裂裂纹位置集中在试样与微动桥桥脚接触中心区域,且偏于桥脚外侧。2.建立了与实验微动模型相同的有限元模型,获得了与实验载荷一致的微动模型的数值解。分析了接触面应力强度、轴向应力、横向应力、剪应力等的分布特点及其对裂纹萌生的影响。在接触区域存在应力集中,且***大应力强度幅度在接触区域偏于桥脚外侧的位置。在轴向载荷的作用下,此位置应变量***大,易于萌生裂纹。通过与实验结果断裂裂纹位置的对比,可以确定此点即是微动疲劳断裂裂纹萌生位置。通过实验研究和有限元数值计算,分析了45号钢在不同应力比轴向循环载荷下微动疲劳寿命和裂纹萌生特性。本课题对于复合材料、陶瓷材料等新型材料微动疲劳特性有待进一步研究。本文首先，为理解点接触热弹流薄膜润滑问题，研究了单个表面划痕对乏油条件下非牛顿点接触热薄膜润滑的影响。分析中同时考虑了牛顿流体模型和Ree-Eyring流变模型，研究了划痕的存在对乏油工况下薄膜润滑特性的影响。结果表明，在乏油条件下，处于静止表面上接触中心的横向划痕前后的压力和温度都有尖锐的升高，且这种升高随乏油程度的严重而增加。在乏油条件下，表面粗糙的存在更不利于润滑，易于造成润滑失效。其次，对钢材在往复冲击载荷作用下的塑性变形和表面损伤行为进行了实验研究。利用时间继电器和电磁铁控制施力，在冲击磨损实验台上进行冲击实验。以一定的频率用钢球往复冲击45号钢、40Cr钢、调质45号钢及表面具有不锈钢焊层的45号钢实验盘。实验研究了试件盘在干接触及两种不同粘度润滑油润滑工况下，随冲击载荷大小及冲击次数的改变，材料表面冲击凹坑的变化。结果发现，冲击使材料表面发生了塑性变形和磨损，塑性变形存在于冲击的每一阶段。磨损量随冲击次数的增加而增加。冲击坑深度及体积随冲击次数的增加呈增大趋势。使用润滑油，会改变冲击压力的分布形式，可在一定程度上有效***冲击磨损给材料表面带来的损伤，降低塑性变形。使用PB1300高粘度油冲击时凹坑中心还会出现乏油现象，因此PB1300油润滑在特定工况时，凹坑中心局部甚至会发生非常显著的塑性变形。冲击过程中，凹坑中心会产生一定的热量，并不断向边缘传递，导致凹坑边缘产生凸起。有润滑油存在时，会有利于将冲击产生的热量向凹坑边缘传递，从而使凹坑边缘凸起更加明显。润滑油粘度越高，冲击产生的热量越多，凹坑肩部凸起就越明显。在相同接触条件下凹坑肩部凸起高度随冲击次数及载荷的增加而有所增加。干接触冲击时，凹坑内部出现微细颗粒碎化及微裂纹现象。润滑油工况下，凹坑内部也会出现微裂纹及表面剥离现象。微细颗粒碎化及微裂纹的程度随载荷及冲击次数的增加呈增大趋势。)