烧纸打孔机接触状态在试件大受拉工况

烧纸打孔机共进行了组试验，以试件断裂为终止条件。相应的切向牵引力幅值范围为，微动疲劳寿命范围为。试验结果表明，疲劳失效均发生在试件上，烧纸打孔机且裂纹萌生位置均在接触区边缘靠近远端交变载荷加载端。裂纹起先沿与接触面倾斜的方向萌生，定长度后约μ转向与接触表面垂直的方向继续扩展临界面位置的分析方法微动疲劳属于多轴疲劳问题，而分析多轴疲劳的方法为临界面法。应用临界面法预测疲劳损伤的主要工作是确定临界面的方向。对于微动疲劳还需确定临界面的位置。接触面上的应力场分布。在法向接触压力远端交变载荷以及切向牵引力的共同作用下，接触面上点处的应力状态为典型的多轴应力状态。

一点处任意方向上的应力一应变状态可以由以下变换方程求出要确定微动疲劳裂纹萌生位置和初始扩展方向，即确定临界面的位置以及其与接触面的角度。本书应用编写了确定临界面方向和位置的程序，程序代码见附录，计算流程。由于烧纸打孔机接触状态在试件大受拉工况和大受压工况间变化，其接触应力近似为正弦变化，相应峰值也出现在以上两个位置。因此计算应力或应变范围时只需上述两个时刻的应力或应变分布即可。起先将有限元计算结果输入程序，根据式按照的步长，计算与接触面呈角度的平面上的正应力正应变和切应力切应变，然后判断临界面的位置和角度。本书所选的疲劳模型均以大切应力或应变范围平面为临界面，因此本程序通过计算各位置和角度上的切应力或应变范围，以切应力或应变范围大的平面的位置角度为临界面。后输出计算结果，获得裂纹萌生位置和初始扩展方向的分析结果。式计算获得的角度值为临界面的法向与接触面的夹角，并规定针方向为正，相应的初始裂纹扩展方向为临界面方向，规定以接触面法向为参考，顺时针方向为正。因此，计算获得的角度值与裂纹初始扩展角度互余，它们之间的关系。

在此过程中，进行了微动疲劳寿命预测方法的研讨。试验数据本书采用航空常用铝合金的微动疲劳试验数据来评估所提出的微动疲劳损伤模型。试验数据见附录该材料的基本力学性能参数如表，疲劳性能参数如表。采用板状试件和圆柱面微动垫。试件的尺寸参数与单轴拉伸疲劳试验所用的标准试件相同，具体结构与尺寸。进行试验前对试件和微动垫的接触表面进行抛光处理，使其达到某国材料测试协会的滑动磨损试验标准。该试验采用了种不同半径的微动垫，种不同的法向载荷，烧纸打孔机以及种不同的远端交变载荷。试验以载荷控制的方式进行，试验频率为，应力比为试验在标准实验室环境中温度，相对湿度进行。

当纸钱模具微动过程处于部分滑移区时，曲线为封闭形，摩擦力稳定不发生变化，两表面间不发生相对滑动，仅在接触区的边缘位置有轻微的微滑移，处于该状态的微动，主要以接触表面的弹性调节为主，产生的第三体较少，以二体相互作用为主；当处于混合区时，摩擦力随滑移幅值的变化规律较为复杂，上述三种曲线均可能在该区域中交替出现，该区域相对稳定的曲线大多呈椭圆形，在该状态下，部分接触区域已处于三体接触，但二体间的直接作用，如弹性变形以及可能的裂纹调节仍起大作用；当处于滑移区时，曲线呈现全部打开的平行四边形，在整个循环的任意循环周次，两表面之间均具有大的相对滑移，接触区处在三体接触状态，第三体的产生和溢出保持动态稳定，接触表面磨损较为严重。从上述微动区域的典型模式分析可以看出，针对不同的试验工况，可通过改变两个试验参数来调节微动状态。