微动磨损

微动损伤
微动导致的磨损： 微动导致的疲劳：
材料损伤、尺寸改变、 咬死、松动、功率损
加速疲劳裂纹的萌生与扩 展，大大降低疲劳寿命。
失、噪音增加……等。
(寿命降低30%~80%，甚至更高)
航空领域
案例
据统计：约90%的飞机构件的疲劳破坏起始于微动损 伤（寿命降低：10% ~ 80%）,引起大量的 停机维修，甚至发生空难事故！
微动磨损与疲劳
提纲
1
微动磨损与疲劳的概念
2
Байду номын сангаас
微动损伤的工业实例
微动——三种摩擦运动基本方式之一
滑动
微动(切向)
滚动
振动环境（机械振动、流体运动、热交换、人体运动……等）
紧配合部件间 名义上“静止” 相对运动幅度非常小（一般在微米量级）
① 近似原位接触，表面损伤无法直接检测
微动的特点：② 损伤过程不伴随明显的摩擦热，难以被及时预测
③ 涉及粘着、磨粒、氧化和疲劳四种磨损机制
微动的运行状态
部分滑移 完全滑移
部分滑移
部分滑移 完全滑移
微动的尺度？
微动（fretting）≠ 微米级的运动（至今 无确切界定，但与接触区尺寸相关）
微动：相对运动幅度<1/2 a (?)
微动现象广泛存在于 现代工业各领域
现已成为重大装备灾难性 事故的主要原因之一
⑧ 人工植入器件
骨夹板
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关节中的微动损伤
髋关节
盂肱关节
颞下颌关节
26
谢谢！
矩形螺纹受力分析
双向复合微动 =切向微动
+径向微动
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三角形螺纹受力分析
钢顶铝裙活塞的螺栓紧固失效
工业微动损伤
① 各种连接件间——铆接
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飞机蒙皮铆钉孔的微动疲劳裂纹
工业微动损伤
① 各种连接件间——销连接、搭接
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② 各种榫槽配合和花键配合
③ 各种过盈配合：如轮轴、瓦轴类部件
微动疲劳裂纹萌生位置
（北大西洋公约组织航空研究报告，1975）
典型案例
时间：2002年5月25日 机型：台湾“华航”B747-200B
客机坠海 伤亡：225名乘客及机组人员
全部遇难 原因：机尾下方铆钉/蒙皮联接
处发生多处微动疲劳裂纹
电力工业
案例
2002年，横跨巴拉那(Parana)河的46万伏高 压电缆因微动失效而断裂，导致6700 万人口 的巴西南部地区大面积停电，交通、生产处 于瘫痪状态。
提纲
1
微动磨损与疲劳的概念
2
微动损伤的工业实例
微动的基本运行模式
概念
4种方式（球/平面接触）
>95％
复合微动
复合微动
工业微动损伤
螺旋副的松动源于微动， 而其断裂的主要原因之一
更是微动！
① 各种连接件间——螺纹连接
螺纹联接件的微动损伤位置示意图（①螺栓头、螺钉头或垫圈与板之间；②两块联 接板之间；③螺纹配合面之间；④螺栓孔与螺栓杆之间。s(t)表示交变应力。）
④ 各种紧固和夹持机构
⑤ 各种绳索、电缆类构件
钢缆
电缆
⑥ 电接触部件
⑦ 球阀等旋转连接部件
球阀
汽车悬挂系统的球窝连接
铁道车辆心盘的扭动微动磨损
蛇行运动
上心盘(车体上)
转向架
下心盘的磨损
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Southwest Jiaotong University-TRI
⑧ 人工植入器件
种植牙
Fretting damage
经济损失巨大！
电缆导线的各种微动损伤形貌
微动的分类：
微动磨损：接触表面的相对位移由接触副外界振动引起的微动 ，接触副只受局部接触载荷，或承受固定的预应力；
微动疲劳：接触表面的相对位移由一接触副承受外界的交变疲 劳应力引起的变形而产生的微动；
微动腐蚀：是指在腐蚀介质（如海水、酸雨、腐蚀性气氛等） 中发生的微动。