河南科大学邱明教授团队：基于应力强度因子的圆柱滚子轴承表面裂纹起裂机理

本文针对表面裂纹扩展导致轴承过早失效的问题，以圆柱滚子轴承为研究对象，采用扩展有限元法联合应力强度因子研究表面裂纹起裂机理。研究背景是随着材料加工工艺提高，轴承往往因表面缺陷产生区域破坏，而现有研究多集中于次表面裂纹，表面裂纹研究尚不完善。研究目的是通过建立内圈表面预置裂纹的有限元模型，分析三种裂纹类型（Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型）的起裂机理及裂纹尺寸、角度变化对扩展的影响。研究结论表明：Ⅰ型裂纹起裂位于裂纹前缘两端，Ⅱ型位于中间，Ⅲ型位于前后峰值位置；接触区主要发生Ⅱ型和Ⅲ型扩展，Ⅰ型因表面牵引力发生在非接触时段；裂纹尺寸变化对Ⅲ型影响最显著，轴向角度对扩展影响最大，90°时最不易扩展，径向角度改变会减缓Ⅱ型和Ⅲ型扩展但加剧Ⅰ型扩展。