中厚煤层采煤机牵引部设计【牵引部的整体设计以及行走箱】
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陶瓷棒在疲劳状态下的扭转断裂美国罗德岛州普罗维登斯布朗大学工学部这篇论文介绍了关于多晶体氧化铝(平均晶粒尺寸 3 #美元)在室温下韧性断裂的纯扭力（模式III）的研究结果。起初是齿轮接触时锯齿状的圆柱棒在单轴循环压缩引入疲劳预制裂纹，随后，圆柱棒在准静态扭矩状态下裂解。模式III开始破裂的临界应力强度因子测量值是模式I的2.3倍. 这个机制的准静态扭转破裂和所观察到的陶瓷拉伸失败所对照.模式III在陶瓷上失效机制也同样对照常见金属材料的扭转断裂.摩擦和干扰对于扭转断裂形成的粗糙断裂面的影响是突出的.1 介绍在使用先进陶瓷材料结构的多种工程部件，需要清楚了解他们在多轴载荷条件下的断裂.广义的负荷情况，在实际应用的情况涉及I（拉伸断裂模式），II（纯滑动），III（扭转/反平面）.陶瓷材料在弯曲/拉伸/压缩（模式I型破坏）的抗断裂在过去一直受到广泛的研究.迄今为止，致力于其他脆性固体断裂的研究一直很少.陶瓷在纯扭（模式III）的断裂是有特别科学价值和现实意义的重要话题.彼得罗维奇和同事1-4在房间温度条件下进行了陶瓷材料在纯破碎，张紧，纯扭和拉扭的全面研究.他们发现，热压的四氮化三硅在模式III的断裂韧性值为百分之50，比模式I更大.彼得罗维奇的实验中，断裂韧性值测定管和圆周缺口棒不含有疲劳的预裂纹.扭转破碎结果显示2，4（非共面）裂纹增长相差约45度的平面缺口.这表明所观察到的裂纹路径是个失败的拉伸模式（本地）的表现.陈和利奥波德也试图测量在模式III下使用撕裂裂纹板样品钠钙玻璃的断裂韧性值.他们发现，扭转的段断裂韧性约为张紧的3.5倍.然而，因为涉及撕裂裂纹玻璃板的困难，他们在实验中测试纯扭破碎的有效性和可能性已遭到质疑.就笔者所知，迄今为止，还没有在陶瓷材料的扭转失败中，其中含有标本（自然传播）疲劳裂纹（类似于广泛实行的断裂韧性的程序）的研究.最近，苏雷什和同事6-8表示在循环压缩中缺口脆性固体板或棒（如陶瓷和陶瓷复合材料）导致的传播稳定的疲劳裂纹.从这种缺陷的产生，再沿缺口尖端递减传播，沿缺口在一个方向的平面和正常的压缩轴，对于特定情况下的微裂纹介质，尤尔特和苏雷什6，8的实验数值，布朗科斯和苏雷什揭示这种相现象促进残余应力在缺口尖端诱导应力时当缺口尖端损害内裂纹在压缩应力状态下的卸载.一般情况下，残余拉伸应力诱导尖端附近区域缺口板的非弹性变形的结果受远场的循环压缩.它的程度可以方便的通过从缺口尖端裂纹增长操控控制的压应力范围和平均应力以及缺口的几何形状.作为一个逐步影响下发生裂纹生长在远场的循环压缩，在残余拉应力场中断裂现象减少，这是稳定和非灾难性，即使在是脆性固体.在陶瓷材料的尖锐疲劳缺陷断裂韧性实验中，循环压缩前开裂提供了一个引进的新型能力.图1试样的几何结构示意图在本文中，我们检查了在室温中模式III加载条件下铝氧化物的多晶体断裂特征.使用早起的开发技术，99.8%的纯氧化铝圆周缺口棒预先破获循环压缩产生统一的疲劳裂纹6,8.在此之后，标本的准静态断裂扭转，我们研究了从裂纹形态逐渐改变到破碎突变的失败.扭破裂的机制对比拉伸载荷条件下观察到的行为.第三模式在陶瓷的失败机制相对于金属材料扭破碎也比较熟悉.2材料和程序调查材料是99.8%的纯铝可以从库尔斯瓷业有限公司（科罗拉多州）买到的等级为998从氧化物.这种材料中主要杂质包括二氧化硅，氧化镁，钙，钠和铁.这种材料的平均晶粒尺寸是约3/微米，粒度范围是1至14/微米.在房间温度下的材料特性;弹性模量=345GPa，抗弯强度=331MPa（不受约束），压缩强度=2071MPa和比重=3.9在纯破碎的实验室进行测试，环境温度23度，相对湿度40%，圆周缺口式样样本(示意图见图一)加工尺寸如下；do=19ram，DI=9毫米，L=5毫米，T=1.8ram，O=60度，Q=0.127毫米.介绍了金刚石砂轮的使用缺口，标本预裂下完全压缩在一个恒定的单轴循环载荷，在一个封闭的频率15赫兹（波形正弦）环电液压伺服机.标本被置于两平行面（对齐检查，以避免弯曲或屈曲）被装在一个完全压缩载荷范围约50到785MPa，约50000至150000疲劳周期的压缩加载条件，这样设计的最大长度（同心）疲劳裂纹的比约80米，以减少裂纹面的效果摩擦壁板上KMO实测值（见后面的章节讨论）图2 呈现出疲劳裂纹沿周口的缺口的照片图3 电扫描显微镜扫描AD 998氧化铝扭转断裂表面的失败.有关详细信息,请参考文本图2显示了一个例子，圆周疲劳裂纹起源沿缺口根部均匀预裂，据介绍，被安置在管标本（其内经为直径相同圆柱形陶瓷棒）与纵向通过厚度槽和陷入紧缩有缝套管.他专门设计了通过了万向节连结到火车负载的液压伺服机，事先录到突发性故障的发生的关键，裂应力强度因子在模式三的扭矩计算值，使用表达式K=6Tdi3di21-d121+0.5d+0.375d2+0.3125d3+0.273d4+0.208d5Where d=didoand T is the torque3结果和讨论模式III中，Kiic多晶硅的氧化物裂韧性为7.63MPam1/2，推导出几个重复试验的最大偏差是0.2MPam1/2.图三显示电子显微扫描圆周缺口氧化铝棒从表面产生破裂的扭转失败.一个重要的特征是微观的穿晶断裂表面诱导裂纹的摩擦滑动面临扭转（图3b）.虽然主要的故障模式是扭转晶扁平化分离，由于断口产生的严重的粗糙摩擦导致断口穿晶失败.图4a是一个低倍率光学显微镜的粗糙裂隙表面，圆周缺口和疲劳预裂氧化铝棒.这数字揭示了一个非常曲折和粗糙的破碎是由于法菲尔德突发性的失败.扭转失败的机制，从纯粹的张力下观察，显示不同（模式I），一个圆周缺口，同样疲劳裂纹的陶瓷棒具有一个破碎平面（图4b）.图5表示在一个坚实的圆柱杆扭转加载的应力状态.最大拉应力是a是45度的轴.事先工作圆周缺口的陶瓷棒显示下远场扭转发生裂纹在45度左右的缺口平面2，这意味着当地的故障模式是纯粹的拉伸性质，因此测得的临界应力强度因子在远场扭转不得代表Kiiic.在本实验中，观察到明显的混合模式失败. 微观尺度,宏观上，然而，失败发生在均匀平面缺口，这是这项研究的一些突出特点.图4 （一）（二）观察纯张力下纯扭断模式的比较图5 装入了坚实的圆柱杆的盈利扭转状态（i）本技术提供了一种新的能力测量含疲劳裂纹的陶瓷标本的扭转断裂韧性（类似的使用以及建立技术韧性金属的情况下）.循环压缩应力缺口陶瓷标本中的应用导致一个尖锐的疲劳裂纹.由于疲劳裂纹的向下传播的影响，降低“推动力“，在循环预开裂压缩提供了一个稳定的，非突变性的缺缺陷，即使在温室脆性的陶瓷.（ii）由Tschegg和同事11,12的金属材料扭破裂的研究结果表明，在测量扭转断裂韧性时Kiiic破裂的表面性质和裂纹的总长度（包括疲劳裂纹长度和任何裂纹扩展在准静态扭转）.特别的，在确定明显的扭转断裂韧性时，锁定赤和裂纹之间的摩擦面起着决定性的作用.在疲劳（预裂），以及随之而来的断口粗糙度裂纹可以导致非保守Kiiic，随着裂纹尖端预开裂在最小封闭的循环压缩，导致尖锐的疲劳裂纹，随后张力/扭转破裂.在实验中，金属和陶瓷材料表明，因为远场下的扁平化的粗糙压应力8,13，裂纹增长在循环压缩的促进下更加顺畅的断裂（相比，循环张力）（iii）小方面来说，同心疲劳裂纹（小于在这项工作中引入约80米长）企图以减少裂纹影响Kiiic的实测值.然而，预裂过程中使预裂通过适当的远场循环压应力的大小比，压力振幅和缺口的几何形状控制不同的裂纹增长值.（iv）由于产生疲劳裂纹，从缺口在逐步减少尖端进展力，最大程度损坏留在尖端，疲劳裂纹传播（直到自我约束）在远场循环压缩一般都不大，但足以影响后续破裂的张力/扭转9,13图6 晶间分离多晶氧化铝在室温下单轴压缩破裂（地区标有”疲劳破解“）和准静态张力图7 断裂面周围缺口，疲劳预裂4340钢园棒（在600度回火）扭转破裂陶瓷材料在一个表现出一个被称为失败晶的模式下，单调张力/弯曲，单调压缩或循环再温室下的压缩负载条件8,14.图6显示的一个模式的故障例子，在纯拉伸温度下，AD998多晶氧化铝在循环压缩的打击下断裂.在这两种压缩和准静态张力下，断裂模式主要是晶粒间的断裂.另一方面在温室下的多晶氧化铝破裂涉及相当数量的表面穿分离（图3.c）.断口（在裂纹尖端后）之间的严重磨损导致平坦的断口.此外，三氧化二铝在温室的扭转破裂行为类似金属材料15-17.图7显示一个4340钢圆棒（600度回火）纯破裂扭转的周缺口和断裂面疲劳裂纹的外观.在这里穿分离，其次是其次是混合模式III破裂启动“工厂屋顶式”的领导模式失败的表面形貌.由于万向节无法支持大扭转位移，局部混合模式的突发性促进金属盒陶瓷的断裂.弯矩在推出后，标本在准静态扭转下稳定裂纹增长.扭转断裂过程中裂纹面之间的严重磨损，受一个独特的韧性值得限制.由于明显扭转断裂韧性强烈影响断裂表面的粗糙度和疲劳裂纹长度（裂纹增长，以及在模式III的破裂），阻力曲线行为（R曲线，即增加远场动力将观察到裂纹长度）.在我们的实验过程中，R曲线是不可行的衡量，因为弯曲的诱因和混合模式的失败后，少量裂纹在纯模式III下稳定增长.R曲线的测量优点是不同长度的疲劳预裂的性质，将提供断裂表面和模式III对断裂韧性影响的信息.在此背景下，有趣的是，近期工作需要注意电阻模式III条件下钢材内在破裂.特哥在模式III和没有叠加静态的模式下，加载各种初始裂纹长度值以测量疲劳裂纹增长率.他的研究结果表明，在模式III中的阻力时的一种内在的破裂，可估计各种裂纹长度和裂纹增长率并且推导零裂纹长度.最近特哥和苏蕾什获得一种模式III下断裂韧性为4340钢的方法.在金属材料中，曾尝试估计模式III下的断裂韧性，这是独立裂纹的大小和形状，最大限度地减少裂纹叠加的紧张表面接触.然而，这种做法不会出现在张紧的裂纹张开位移（甚至KiKic），通常是陶瓷断裂面的粗糙度扭转.4结论已开发一种新
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