前言
微动疲劳作为一种物理-化学过程,其机理与演化行为非常复杂,涉及机械强度学、摩擦学、接触力学和材料学等多个学科。微动导致紧固连接结构的接触面发生局部磨损,进而使零部件更容易发生疲劳失效,导致结构疲劳寿命急剧下降。另外,微动疲劳现象发生在两零部件的接触面内,隐蔽性强,难以及时发现,较常规疲劳问题更为危险。微动疲劳广泛存在于机械紧固连接结构中,是螺栓连接、榫连接、铆接、花键连接和过盈配合等结构的主要失效形式。因此,微动疲劳引起了航空航天、核能、交通运输、海洋船舶等对安全性和可靠性要求较高的工业部门的高度重视,甚至在生物医学、电工行业也出现了因微动疲劳导致的严重失效问题。可见,微动问题涉及的工业领域广泛,引起的失效问题突出,因此被称为“工业的癌症”。
虽然人们发现微动现象已有近100年的时间,但由于微动现象的复杂性,至今仍未见对其机理有突破性认识的理论出现,甚至在某些基本概念上,研究者之间还存在着较大的分歧。鉴于国内专门论述微动疲劳问题的著作较少,少数几本经典著作发表时间较早,有必要对近些年国内外学者对微动疲劳问题的研究进展进行介绍。本书试图对微动疲劳相关的概念、理论和研究方法进行梳理,结合作者近些年对微动疲劳问题的研究成果,以期抛砖引玉,促进相关学者对微动问题的研究。
本书从微动疲劳的基本概念及主要影响因素、微动摩擦学与接触力学基本理论、微动疲劳试验设计与试验方法、微动疲劳损伤机理与定量分析方法、多轴交变载荷作用下的微动疲劳分析、微动疲劳工程案例分析等方面对微动疲劳问题进行阐述和分析。可作为机械疲劳及摩擦学相关领域的科研技术人员、学校师生的参考书。
本书的研究工作得到了国家自然科学基金面上项目(51275043)、中国博士后科学基金项目(2016M591060)的资助和支持,在此表示感谢。
感谢北京理工大学左正兴教授、廖日东教授、张卫正教授、覃文洁副教授、刘金祥副教授,北京建筑大学杨建伟教授的指导与支持。
本书的研究方法和试验技术难免存在不足,敬请广大读者指正。