微动疲劳试验控制参数与原理解析

试验是开展微动疲劳研究的基础。微动疲劳的试验技术经过多年的发展已经形成了较为完善的试验标准和流程。接触固体间要产生微动必须满足两个条件：存在法向载荷P使两固体产生接触；切向牵引力Q使接触面产生局部（或全局）相对滑动。接触面的微动状态与所施加的切向牵引力密切相关。如果接触区符合阿蒙顿摩擦定律或库仑摩擦定律，那么接触区产生全局滑动的条件为Q/P的值达到滑动摩擦系数μ。如果Q/P＜μ，则表明接触区处于部分滑移的状态。基于这一原理，典型的微动疲劳试验系统原理图如图3.1所示。该装置使用平板试件与半径为R的圆柱面微动垫进行试验。通过在微动垫上施加平行于接触面法向的法向载荷P来建立试件与微动垫间的接触关系。微动垫通过弹性夹具固定，试件一端固定，另一端施加远端交变载荷σB。在远端交变载荷σB和微动垫弹性夹具的共同作用下，微动垫受到切向牵引力Q的作用，试件和微动垫的接触区域发生微动。通过调节微动垫弹性夹具的刚度和远端载荷的大小，可以改变切向牵引力的大小。在试件的固定端安装力传感器，在试件加载端粘贴应变片，两者测量载荷的差值即微动垫所受的切向牵引力的总和。因此单个微动垫所受切向牵引力为

式中，FSG为应变片测量值换算出的试件所受载荷；FLC为力传感器的测量值。(www.xing528.com)

图3.1　典型的微动疲劳试验系统原理图

通过上述介绍可知，微动疲劳试验的主要控制参数有法向接触载荷P、远端交变载荷σB、切向牵引力Q以及微动垫半径R。此外，通过调节微动垫弹性夹具的刚度，可以改变切向牵引力的大小，进而改变微动垫与试件间相对滑移量δ的大小。