首页> 中文学位 >基于PSHG加工的零件表面硬度对接触性能影响研究
【6h】

基于PSHG加工的零件表面硬度对接触性能影响研究

目录

论文说明

声明

摘要

1.1引言

1.2 PSHG复合加工工艺概述

1.2.1 PSHG复合加工工艺发展及现状

1.2.2 PSHG复合加工试验参数对零件表面硬化层性能的影响

1.3滚动接触疲劳研究概述

1.3.1滚动接触疲劳理论研究现状

1.3.2表面硬度对滚动接触疲劳影响研究概况

1.4论文主要研究内容

第2章PSHG加工试件滚动接触疲劳试验

2.1接触疲劳试验设计

2.1.1试验目的

2.1.2试验流程

2.2滚动接触疲劳试验机接触副设计及试件制备

2.2.1滚动接触疲劳试验机研究现状

2.2.2接触疲劳试验机的接触副设计

2.2.3滚动接触疲劳试件制备

2.3滚动接触疲劳试验及数据测量

2.3.1滚动接触疲劳试验

2.3.2基于表面硬度的滚动接触性能分析

2.4本章小结

第3章考虑表面硬度的PSHG零件接触疲劳寿命预测

3.1滚动接触理论

3.1.1 Hertz接触理论

3.1.2 Carter和Fromm的二维弹性接触理论

3.1.3 Johnson无自旋三维滚动接触理论

3.1.4 Kalker理论

3.2滚动接触应力分析

3.2.1基于接触力学的滚动接触区分布力分析

3.2.2滚动接触应力计算

3.2.3最大剪切应力计算

3.3考虑表面硬度的接触疲劳寿命预测模型

3.3.1基于局部S-N曲线的滚动接触疲劳裂纹萌生寿命模型

3.3.2基于断裂力学理论的滚动接触疲劳裂纹扩展寿命模型

3.3.3滚动接触疲劳寿命预测模型

3.4 PSHG复合加工45钢试件滚动接触疲劳寿命计算

3.4.1裂纹萌生寿命计算

3.4.2烈绅扩展寿命计算

3.4.3基于表面硬度的滚动接触疲劳全寿命对比分析

3.5本章小结

第4章滚动接触应力应变仿真分析

4.1滚动接触有限元模型的建立

4.1.1几何模型及网格划分

4.1.2弹塑性本构材料模型

4.1.3 Johnson-Cook本构模型

4.1.4不同表面硬度试件的材料常数

4.2 45钢试件静态接触应力、应变分析

4.3 45钢试件稳态滚动接触应力、应变分析

4.4本章小结

第5章滚动接触疲劳有限元分析

5.1循环滚动下的接触应力、应变分析

5.1.1 7号试件循环滚动接触分析

5.1.2 8号试件循环滚动接触分析

5.1.3 9号试件循环滚动接触分析

5.1.4 7、8、9号试件棘轮效应分析

5.2滚动接触疲劳寿命分析

5.2.1关键面及损伤参数计算

5.2.2裂纹萌生寿命计算

5.3基于表面硬度的PSHG加工45钢试件接触性能分析

5.4本章小结

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

附录

展开▼

摘要

随着机械制造业的飞速发展,机械零件的接触疲劳失效越来越引起工程界重视,而零部件的表面完整性是影响接触疲劳性能的重要因素。新的材料表面强化处理工艺也备受关注,预应力淬硬磨削(PSHG)复合加工方法是一种新的表面加工工艺,利用磨削热对磨削表面进行淬硬,同时施加预应力控制加工后产生的残余应力。本文结合试验研究、理论模型分析、有限元仿真方法对PSHG复合加工后的45钢试件的表面硬度对滚动接触疲劳特性的影响机理开展研究,其主要研究工作如下: (1)设计滚动接触疲劳试验,探究表面硬度对PSHG复合加工45钢试件滚动接触疲劳性能的影响:设计滚动接触副,将传统的摩擦磨损试验机改造为滚动接触疲劳试验机,对不同表面硬度的PSHG复合加工试件进行滚动接触疲劳试验,对试件的表面接触区的疲劳损伤进行对比分析,定性分析表面硬度对滚动接触疲劳的影响规律。 (2)建立考虑零件表面硬度的滚动接触疲劳寿命预测模型:基于滚动接触理论对零件表面接触应力进行计算分析,综合考虑表面硬度和表层应力因素,基于局部S-N曲线和断裂力学理论,建立了考虑零件表面硬度的接触疲劳寿命预测模型;利用该寿命模型计算了试验中使用的三组不同硬度的PSHG复合加工试件的接触疲劳寿命,定量分析表面硬度对PSHG复合加工时间接触疲劳寿命的影响规律。 (3)利用ABAQUS软件分析硬度变化的PSHG复合加工45钢试件滚动接触模型:使用有限元软件模拟试验条件,将硬度转化为其他可输入到仿真软件中的力学参数,对不同硬度试件的静态、稳态接触、棘轮效应以及滚动接触疲劳寿命进行了有限元分析,研究表面硬度对PSHG复合加工试件接触性能的影响机理。 研究结果表明:在一定硬度范围内,随着表面硬度的增大,PSHG复合加工45钢试件滚动接触疲劳性能也随之增强;裂纹在距离表面约30μm处萌生,裂纹萌生寿命约占疲劳寿命的80%以上;表面硬度过大时,材料脆性增大,零件接触性能可能变差。三种分析方法得到的结论基本一致,可以互为对比分析。PSHG复合加工参数决定了加工后工件的表面完整性参数,研究试件表面硬度对滚动接触疲劳性能的影响机制,结合PSHG复合加工工艺参数对试件表面硬度的影响规律,可以为PSHG复合加工新工艺开发提供研究基础。

著录项

  • 作者

    鲁翰敏;

  • 作者单位

    东北大学;

  • 授予单位 东北大学;
  • 学科 机械设计及理论
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 修世超;
  • 年度 2016
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类
  • 关键词

    加工; 零件; 表面硬度; 接触性能;

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号