腐蚀钢丝应力及疲劳寿命数值模拟研究

摘要

【目的】研究腐蚀钢丝椭球形蚀坑处的应力分布及疲劳寿命。【方法】通过建立若干组不同尺寸的钢丝点蚀坑有限元模型，分析蚀坑长宽比、深宽比对应力集中的影响规律，并拟合出应力集中系数的近似计算公式，进而实现对腐蚀钢丝疲劳寿命的估算。【结果】以长宽深相等的球形坑为基准，当长宽比以0.2为间隔增大时，应力集中系数分别下降9.6%、16.5%、21.6%；当深宽比以0.2为间隔增大时，应力集中系数分别增加6.2%、11.5%、16.1%。显然，在等比例尺寸变化条件下，长宽比对应力集中系数的影响比深宽比对应力集中系数的影响大。疲劳寿命估算结果表明：当深宽比一定时，长宽比每减小0.2，疲劳寿命约降低50%；当长宽比一定时，深宽比每减小0.5，疲劳寿命约增加100%。【结论】研究成果可为腐蚀钢丝的安全评估与剩余寿命预测提供理论依据。

关键词

点蚀 / 应力集中 / 名义应力法 / 疲劳寿命