付悍巍 作品数:6 被引量:51 H指数:4 供职机构: 北京航空航天大学材料科学与工程学院 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 更多>> 相关领域: 一般工业技术 金属学及工艺 化学工程 航空宇航科学技术 更多>>
航空发动机轴承钢滚动接触疲劳模拟及寿命预测 2024年 主轴轴承是航空发动机中重要的安全部件,由综合性能优良的轴承钢制备,材料须具备高表面硬度、高断裂韧度、耐高温、抗疲劳、抗腐蚀等特点。然而,严苛的运行条件使轴承钢因滚动接触疲劳(RCF)而失效,严重影响飞行安全,因此,准确预测轴承钢的RCF寿命是保证航空发动机可靠性的关键。本文综述了航空发动机轴承钢RCF和寿命预测方面的重要研究成果和进展,并且展望了该领域未来的研究方向。文章首先介绍了轴承滚动体和滚道间赫兹接触导致的特殊应力场,其中剪切应力分量在次表面达到峰值,这解释了轴承钢次表面RCF复杂机理的原因,提出在理想条件下次表面起源的RCF是轴承钢的重要失效模式,同时,随着接触应力的增加,材料的响应方式从弹性向塑性演进;此外,由于航空发动机轴承实际服役环境恶劣,表面起源的RCF也会发生,因此存在两者之间的竞争。接着,总结对比了三种对RCF寿命的理论预测思路,即概率模型、机理模型和数值模型,并分析了这三种模型各自的优缺点:概率模型发展成熟,工业界应用广泛,但本质是一类统计学模型,缺少RCF机理,科学性较低;决定性模型通过对物理过程的描述预测RCF寿命,科学性高但模型过于简化,精确性不高;数值模型兼顾了工程实际和科学性,是针对RCF寿命预测问题的有力手段,但精确性有待进一步提升。最后,基于当前的研究现状,建议在未来从解决RCF过程中关键科学问题、通过嵌入RCF机理优化寿命预测模型和发展人工智能在RCF寿命预测的应用这三个方面进行研究。 付悍巍 张绍田关键词:滚动接触疲劳 有限元分析 新型硅胶复合干燥剂的制备与性能研究 被引量:20 2012年 针对普通硅胶吸水率不高、单一组分改性硅胶再生温度相对较高的缺陷,运用氯化钙和氯化镁复合改性硅胶,制备新型干燥剂。通过测定复合硅胶的差示扫描量热曲线(DSC)和热重分析(TG)曲线,考察复合硅胶的吸水性能、再生性能和对水的脱附活化能的影响。研究表明:在室温饱和湿度下,用浓度均为0.25 mol L 1的氯化钙和氯化镁复合改性硅胶的吸水量约为未改性硅胶相应值的2倍,吸湿速率提高3.5倍以上。复合干燥剂的再生温度比改性前低了10℃,脱附活化能数值小,再生6次后再生率依然高达92%左右,且基本不再变化。 贺杨堃 杨继萍 付悍巍 王小芃关键词:硅胶 吸水性 吸水速率 轴承钢滚动接触疲劳研究进展 被引量:21 2020年 对轴承钢的滚动接触疲劳领域的研究重点、研究方法和研究进展进行了综合性的阐述。首先分析了滚动接触条件下材料内赫兹应力的分布以及轴承钢对循环应力的响应,解释了轴承钢发生次表面疲劳的根本原因;接着对轴承钢疲劳测试的方法进行了总结,分析了各种测试方法的优劣势;然后讨论了影响轴承钢滚动接触疲劳寿命的关键因素;最后,对轴承钢次表面诱发的滚动接触疲劳的两大表现形式,即疲劳裂纹生长和显微组织退化,进行了系统性阐释,介绍了重要的疲劳机理并提出了未来的重点研究方向。 付悍巍 崔一南 崔一南 张弛关键词:轴承钢 滚动接触疲劳 轴承钢的滚动接触疲劳与寿命预测模型 被引量:5 2020年 轴承是现代工业中最重要的钢铁部件之一,而次表面滚动接触疲劳(RCF)是轴承主要的失效模式。为了深入理解轴承钢的RCF失效过程,首先从力学和材料学两个角度对轴承钢的RCF过程进行了描述,提出RCF过程的实质是由位错和碳原子的交互作用造成的次表面组织演变过程;然后介绍了预测轴承RCF寿命的工程模型和理论模型,指出将工程模型与理论模型相结合、将在循环载荷作用下微观组织的演变与RCF寿命相结合是未来工作的两个重要方向;最后对全流程、多尺度的轴承钢设计问题进行了展望,提出耦合物理冶金学算法与人工智能算法以及多学科交叉的重要工作思路。 吕皓天 杨亮 杨亮 陈浩 陈浩 张弛关键词:轴承钢 滚动接触疲劳 轴承钢滚动接触疲劳诱发白蚀区的研究进展 2024年 白蚀区是轴承钢在滚动接触疲劳条件下出现的一种由夹杂物和碳化物诱发的特殊且重要的显微组织变化,与轴承钢的寿命密切相关。白蚀区已经被深入研究了70多年且取得了相当的进展,但关于白蚀区仍有许多关键科学问题有待解答。对白蚀区形成的应力环境进行了阐释,并对白蚀区中纳米晶粒、碳化物溶解、整体贫碳等显微结构特点和基于剧烈塑性变形的显微组织演变机理的研究进展进行了总结,基于当前的研究进展,认为应减少对白蚀区进行过量的显微组织表征,更多关注白蚀区形成过程的若干关键科学问题和悖论。白蚀区的研究对轴承钢加工制造及热处理过程具有重要指导意义,通过优化轴承钢的生产工艺,调控抑制白蚀区形成的显微组织,从而实现轴承钢的长寿命目标。 付悍巍 冯绍晨关键词:滚动轴承 轴承钢 显微组织 非金属夹杂物 轴承钢的长寿命化设计 被引量:7 2020年 轴承是工业机械中应用最广泛的部件之一,长期以来其服役寿命一直被滚动接触疲劳(RCF)寿命所制约。轴承钢对轴承的性能起着至关重要的作用,实现其长寿命化设计是提高轴承RCF寿命的关键环节。基于对国内外最新进展的分析总结,提出了提高冶金质量、创新热处理工艺和开发新型轴承钢的长寿命化设计方法,希望能为国内的轴承领域研究提供一些理论基础。 吕皓天 杨亮 杨亮 陈浩 陈浩 张弛关键词:轴承钢 滚动接触疲劳 冶金质量