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高碳铬轴承钢超长寿命疲劳破坏过程的研究

金属学报 2005年第10期41卷 1066-1072页

作者：鲁连涛盐泽和章森井佑一西野精一西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 富山大学工学部

研究了高碳铬轴承钢超长寿命疲劳的破坏过程.结果表明,在超长寿命区,约在疲劳寿命的5%—10%时疲劳裂纹首先在内部夹杂物处萌生,由于夹杂物周围的球形碳化物开始从基体剥离,在夹杂物周围形成许多不连续的微小裂纹.然后,相邻的微小裂纹相... 详细信息

研究了高碳铬轴承钢超长寿命疲劳的破坏过程.结果表明,在超长寿命区,约在疲劳寿命的5%—10%时疲劳裂纹首先在内部夹杂物处萌生,由于夹杂物周围的球形碳化物开始从基体剥离,在夹杂物周围形成许多不连续的微小裂纹.然后,相邻的微小裂纹相互连接,直到疲劳寿命的90%以上,裂纹开始连续扩展.

关键词：轴承钢超长寿命疲劳内部疲劳裂纹裂纹的萌生与扩展断口分析

基于轻量化及刚度的铝合金车体承载结构参数选择研究

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铁道学报 2016年第11期38卷 26-32页

作者：贺小龙张立民鲁连涛邱飞力田爱琴西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心山东青岛266111

将铝合金车体型材分为6个区域,以每个区域型材厚度变化百分比为变量,用Box-behnken试验设计法确定样本空间,通过确立的样本空间确定车体垂向弯曲频率、扭转频率、抗弯刚度、抗扭刚度与型材厚度变量的关系式。把N维空间关系式映射到二维... 详细信息

将铝合金车体型材分为6个区域,以每个区域型材厚度变化百分比为变量,用Box-behnken试验设计法确定样本空间,通过确立的样本空间确定车体垂向弯曲频率、扭转频率、抗弯刚度、抗扭刚度与型材厚度变量的关系式。把N维空间关系式映射到二维和三维空间,分析车体固有频率和刚度随不同区域型材厚度变化关系,确定厚度对频率和刚度敏感区域。用多目标函数优化方法对车体参数进行优化,选取合适的型材参数使车体满足频率和刚度的要求,并实现车体设计轻量化。优化结果和有限元验证结果表明:根据样本空间确立的关系式优化结果和有限元计算结果能较好吻合,优化后车体强度满足要求,Box-behnken试验设计方法应用在车体参数优化和样本空间的建立上具有可行性。本文可为车体轻量化设计提供一种新的方法。

关键词：铝合金车体模态频率刚度轻量化优化

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GCr15钢旋转弯曲超长寿命疲劳性能分析

金属学报 2009年第1期45卷 73-78页

作者：鲁连涛李伟张继旺盐泽和章张卫华西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 北京交通大学机电工程学院北京100044 富山大学工学部日本富山930-8555

轴承钢GCr15旋转弯曲超长寿命疲劳实验获得的应力-寿命(S-N)曲线数据分散性较大且呈连续下降趋势,不能用台阶下降的S-N曲线描述.断口分析表明,在高应力幅区疲劳破坏主要起始于试样表面的加工划痕或夹杂物;随着应力幅的降低,疲劳破坏主... 详细信息

轴承钢GCr15旋转弯曲超长寿命疲劳实验获得的应力-寿命(S-N)曲线数据分散性较大且呈连续下降趋势,不能用台阶下降的S-N曲线描述.断口分析表明,在高应力幅区疲劳破坏主要起始于试样表面的加工划痕或夹杂物;随着应力幅的降低,疲劳破坏主要起始于试样内部的夹杂物.内部破坏均带有鱼眼特征,大部分的内部夹杂物周围带有颗粒亮区(GBF区).夹杂物尺寸的较大分散程度和小尺寸夹杂物的簇集是引起GCr15钢疲劳寿命分散性较大的因素.使用推定的GBF区成长率能够定量分析夹杂物尺寸对疲劳寿命分散程度的影响.

关键词：超长寿命疲劳轴承钢GCr15 S—N曲线夹杂物疲劳裂纹成长率

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微动磨损对过盈配合结构微动参量的影响

摩擦学学报 2015年第4期35卷 485-494页

作者：张远彬鲁连涛曾东方张继旺西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

基于Archard磨损模型与Abaqus自适应网格技术建立了仿真分析过盈配合结构微动磨损的计算模型,对配合面轮廓随循环周次的变化进行了预测,并详细研究了微动磨损对接触压应力、摩擦剪切应力及微动滑移幅值等微动参量的影响.结果表明:该计... 详细信息

基于Archard磨损模型与Abaqus自适应网格技术建立了仿真分析过盈配合结构微动磨损的计算模型,对配合面轮廓随循环周次的变化进行了预测,并详细研究了微动磨损对接触压应力、摩擦剪切应力及微动滑移幅值等微动参量的影响.结果表明:该计算模型能够较为准确地对配合面轮廓随循环周次的变化进行预测;由于微动磨损的作用,配合边缘处接触压应力的峰值逐渐增大,且其位置逐渐向配合内部移动;摩擦剪切应力的最大值逐渐由黏着-滑移过渡位置向磨损-未磨损过渡位置移动;张开区域的宽度以及滑移区内各位置处的微动滑移幅值均随着循环周次的增加而增大.

关键词：微动磨损过盈配合 Archard磨损模型自适应网格技术

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滚动方向改变对车轮钢摩擦磨损性能的影响

西南交通大学学报 2017年第1期52卷 106-111,126页

作者：张明远鲁连涛曾东方陈刚张继旺西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 马鞍山钢铁股份有限公司技术中心安徽马鞍山243003

为改善滚动接触条件下车轮钢抵抗磨损的能力,使用滚动接触摩擦磨损试验机,测试了在过渡磨损和稳定磨损阶段改变滚动方向前后试样的摩擦因数和磨损率,使用扫描电镜观察了车轮试样的磨损形貌,使用激光共聚焦显微镜和扫描电镜观察了表层塑... 详细信息

为改善滚动接触条件下车轮钢抵抗磨损的能力,使用滚动接触摩擦磨损试验机,测试了在过渡磨损和稳定磨损阶段改变滚动方向前后试样的摩擦因数和磨损率,使用扫描电镜观察了车轮试样的磨损形貌,使用激光共聚焦显微镜和扫描电镜观察了表层塑性变形形貌.结果表明:不同磨损阶段换向的试样在换向前后摩擦因数均在0.495左右,换向并不改变摩擦副的摩擦因数;试验后在过渡磨损阶段换向的车轮试样磨损率为16.09μg/m,在稳定磨损阶段换向的车轮试样磨损率分别为13.65μg/m和13.94μg/m,过渡磨损阶段换向对车轮试样抗磨损能力的提高程度低于稳定磨损阶段;车轮试样换向前的应变硬化程度越大,换向形成的波状结构的波峰位置越浅,表层组织的珠光体片层间距越小,换向后车轮钢的抗磨损能力提高越明显.

关键词：车轮钢滚动方向磨损阶段应变硬化波状结构滚动接触磨损

Ni-Cr合金在不同频率下的室温高低周疲劳行为研究

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机械强度 2018年第4期40卷 834-838页

作者：吴海利安春香余潇鲁连涛上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂上海200240 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

对Ni-Cr合金分别用不同频率进行室温低周疲劳试验(0.1 Hz^0.3 Hz,10~3~10~5周次)、常规高周疲劳试验(150 Hz,10~4~10~7周次)和超高周疲劳试验(20 k Hz,10~5~10~9周次),对三种疲劳形式下的应力寿命试验结果进行比较,并采用三参数幂函数能... 详细信息

对Ni-Cr合金分别用不同频率进行室温低周疲劳试验(0.1 Hz^0.3 Hz,10~3~10~5周次)、常规高周疲劳试验(150 Hz,10~4~10~7周次)和超高周疲劳试验(20 k Hz,10~5~10~9周次),对三种疲劳形式下的应力寿命试验结果进行比较,并采用三参数幂函数能量-寿命曲线对试验数据进行统一表征。对疲劳断口进行扫描电镜观察分析可知:随着疲劳载荷幅的降低,疲劳裂纹源呈现由多处表面裂纹萌生转换为单个表面裂纹萌生,再转换为次表面裂纹萌生的趋势。

关键词：镍基合金低周疲劳高周疲劳超高周疲劳次表面裂纹萌生三参数幂函数能量法频率效应孪晶

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空心轴过盈配合结构循环微动磨损的仿真研究

机械工程学报 2017年第6期53卷 123-130页

作者：宫昱滨鲁连涛张远彬张继旺曾东方西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

基于Archard磨损模型建立空心轴过盈配合结构的微动磨损模型,通过有限元计算得到两种过盈量空心轴在微动循环周次的变化下配合面磨损轮廓和接触压应力、摩擦切应力、滑移幅值等微动参量,并与其中一种过盈量的实心轴过盈配合结构相应计... 详细信息

基于Archard磨损模型建立空心轴过盈配合结构的微动磨损模型,通过有限元计算得到两种过盈量空心轴在微动循环周次的变化下配合面磨损轮廓和接触压应力、摩擦切应力、滑移幅值等微动参量,并与其中一种过盈量的实心轴过盈配合结构相应计算结果进行对比。结果表明,在相同过盈量和外载条件下,空心轴过盈配合结构的微动磨损程度大于实心轴过盈配合结构;在微动磨损对配合面形貌的影响下,空心轴配合面上的微动参量随循环周次增加的变化规律与实心轴结构基本一致:循环周次增加,接触压应力、摩擦切应力和滑移幅值随之增大;接触压应力峰值位置向配合中心移动;摩擦切应力峰值由粘着-滑移交界处向磨损-未磨损交界处转移,并向配合中心移动;增大空心轴过盈配合结构的过盈量能减小空心轴微动磨损的程度。

关键词：空心轴过盈配合微动磨损 Archard磨损模型

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振动条件下螺纹面磨损对紧固件抗松能力影响

西南交通大学学报 2018年第3期53卷 596-601页

作者：张明远鲁连涛张远彬张继旺曾东方西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

为改善振动条件下螺纹紧固件抵抗松动能力,在紧固件横向振动试验装置上,测试了微粒子喷丸未处理及处理镀锌紧固件的抗松动能力,使用扫描电镜观察测量了试验前、后螺纹面磨损形貌和尺寸,建立了考虑螺纹面磨损深度的紧固件刚度模型,利用... 详细信息

为改善振动条件下螺纹紧固件抵抗松动能力,在紧固件横向振动试验装置上,测试了微粒子喷丸未处理及处理镀锌紧固件的抗松动能力,使用扫描电镜观察测量了试验前、后螺纹面磨损形貌和尺寸,建立了考虑螺纹面磨损深度的紧固件刚度模型,利用该模型计算分析了磨损深度改变对预紧力的影响.结果表明:未喷丸紧固件预紧力耐久极限为2.8 k N,喷丸紧固件为2.0 k N,未喷丸紧固件抗松动能力低于喷丸紧固件,未喷丸紧固件螺纹面发生严重磨损,喷丸紧固件螺纹面磨损轻微;螺纹面磨损深度随着滑移距离的增加而增加,紧固件预紧力随着螺纹面磨损深度的增加先呈线性降低,随后降低速度逐渐加快.螺纹面磨损降低了紧固件抵抗松动的能力.

关键词：螺纹紧固件磨损松动微粒子喷丸数值计算

车轴钢小试样及实物车轴中夹杂物尺寸对疲劳强度影响的差异分析

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机械工程学报 2010年第16期46卷 48-52页

作者：沈训梁鲁连涛姜洪峰张继旺衣鸿飞西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 岛津国际贸易(上海)有限公司上海200052

测试35CrMo车轴钢小试样109周次旋转弯曲S-N曲线并观察裂纹萌生起始位置。结果表明:试样存在传统的疲劳极限,不出现由夹杂物引起的疲劳破坏。既有文献报道,合金车轴钢小试样虽然不出现夹杂物引起疲劳破坏的现象,但全尺寸车轴试样的疲劳... 详细信息

测试35CrMo车轴钢小试样109周次旋转弯曲S-N曲线并观察裂纹萌生起始位置。结果表明:试样存在传统的疲劳极限,不出现由夹杂物引起的疲劳破坏。既有文献报道,合金车轴钢小试样虽然不出现夹杂物引起疲劳破坏的现象,但全尺寸车轴试样的疲劳试验却发现夹杂物能引起疲劳破坏。这是因为全尺寸车轴试样所受弯曲应力梯度远小于小试样所受弯曲应力梯度,且含有大尺寸夹杂物的概率较大。考虑这一原因,提出通过超声疲劳试验快速获得试样内最大夹杂物尺寸,并利用统计极值法分别预测小试样和实物车轴内最大夹杂物尺寸的方法。基于预测结果,分析最大夹杂物尺寸对小试样和实物车轴疲劳强度影响的差异。试验结果和分析结果为合金钢车轴的开发和强度设计提供了一定的理论依据。

关键词：疲劳 S-N曲线车轴钢夹杂物统计极值法