空心轴与实心轴过盈配合结构微动磨损与疲劳的仿真分析

作     者：董懿辉 鲁连涛 李小萱 赵海 陈翰 曾东方 DONG Yi-hui;LU Lian-tao;LI Xiao-xuan;ZHAO Hai;CHEN Han;ZENG Dong-fang

作者机构：西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 中国铁路北京局集团有限公司北京动车段北京102600 安徽工业大学材料科学与工程学院马鞍山243000 马鞍山钢铁股份有限公司技术中心车轮研究所马鞍山243000 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2022年第58卷第5期

页      面：161-169页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51905455) 国家重点实验室自主课题(2021TPL-T01) 中国博士后科学基金(2021M692687) 安徽省科技重大专项(202003a05020038)资助项目 

主　　题：微动磨损 微动疲劳 过盈配合 空心轴 有限元 

摘      要：为了分析空心轴与实心轴过盈配合结构微动磨损与疲劳行为的差异,建立了两种过盈配合结构的微动磨损-微动疲劳联合仿真模型。该联合仿真模型基于Archard磨损方程和有限元软件ABAQUS的自适应网格技术实现了循环微动磨损的仿真,基于线性累积损伤理论和修正的SWT临界平面法实现了微动疲劳寿命预测。分析结果表明:空心轴的微动磨损比实心轴严重,微动磨损显著降低了过盈配合边缘附近的应力集中,同时在配合内部引起了新的应力集中,并导致微动裂纹萌生位置出现在配合内部。受到微动磨损的影响,空心轴的微动疲劳寿命仅约为实心轴的40%,但两种结构的微动裂纹萌生位置几乎一致。