问题来源及研究目的分析

目前针对微动疲劳的研究主要针对如图5.1（a）所示的微动结构模型开展，微动疲劳试验大都以该模型为基础来设计。该模型在微动垫上施加恒定的法向载荷P建立接触，在远端交变载荷σB和微动垫弹性夹具的共同作用下，产生交变切向牵引力Q，从而在试件和微动垫的接触区域发生微动。该模型的局限在于接触面上的法向载荷是恒定不变的，并未考虑法向载荷的动态特性对微动疲劳的影响。而实际的工程问题中，大多数微动疲劳失效都发生在多轴交变载荷情况下。图5.1（b）和图5.1（c）分别为喷气涡轮发动机榫连接结构和V型内燃机主轴承螺栓紧固连接微动疲劳位置的受力分析简图。从这两个例子中可以发现，发生微动疲劳的接触面除受到交变的切向载荷作用外，其法向载荷也是交变的。由此可见，目前的微动疲劳研究工作存在一定的局限性。本章从工程实践中导致机械紧固连接结构微动疲劳的一般载荷模式出发，进行多轴交变载荷作用下微动疲劳的试验方法研究，设计能够模拟多轴交变载荷作用的微动疲劳试验系统，重点针对法向载荷的动态特性对微动疲劳的影响及其损伤机理进行试验研究，以期加深对微动疲劳损伤机理的理解，更好地指导机械紧固连接结构的抗疲劳设计及装配工艺的制定。

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图5.1　微动疲劳的试验原理与实际工程问题的对比

（a）微动疲劳试验原理；（b）V型内燃机螺栓紧固面载荷状态；（c）榫连接接触面受力状态