混合陶瓷角接触球轴承的有限元分析及其仿真初探

摘要

陶瓷滚动轴承适用于高速要求或特殊环境,具有很好的应用前景和市场价值.随着陶瓷滚动轴承性能的深入研究,探索出一套适合于陶瓷球轴承设计与分析的方法和准则显得非常必要. 论文在总结了国内外对混合陶瓷球轴承设计分析的研究现状及发展趋势的基础上,对陶瓷球轴承中的接触问题进行了重点的研究,提出了应用非线性有限元法解决陶瓷球轴承分析中的接触问题.经过作者大量的学习和实践,系统的提出了非线性有限元理论解决接触及其相关问题的原理、过程和方法,对非线性有限元软件MSC.Marc中有关接触的解决方法进行了研究. 在上述基础上,针对混合陶瓷角接触球轴承,论文在Marc平台上通过对研究模型的分析,对模型进行了合理的简化后,建立了角接触球轴承的有限元分析模型；作者又通过大量的对有限元参数的研究和调试,确定了角接触球轴承有限元分析中较接近实际的边界条件和较合理的接触计算参数；在对有限元模型进行静力分析后,得到了混合陶瓷角接触球轴承的接触应力、应变分布和其他相关的初步有限元分析结果. 论文针对有限元分析得出的结果,以轴承的分析和设计理论为指导对其合理性进行了评价,并着重与经典弹性力学接触理论结果进行了对比,分析出可能导致两种方法计算结果有些差距的原因. 在论文的最后部分,对摩擦行为在混合陶瓷球轴承中的模拟仿真进行了一些探索性的尝试,初步实现转动、摩擦工况下轴承工作的模拟仿真,期望对以后轴承更符合实际工况的模拟仿真计算奠定一定基础. 论文主要针对混合陶瓷角接触球轴承的有限元法分析及轴承工作的模拟仿真进行了初探,为混合陶瓷球轴承及类似问题进一步应用有限元法进行优化设计,及在更接近实际工况下进行模拟仿真试验,提供了一定理论和实践上的依据.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题研究的意义

1.2国内外研究现状

1.2.1陶瓷球轴承国外研究现状

1.2.2陶瓷球轴承国内研究现状

1.2.3陶瓷球轴承的发展前景

1.2.4陶瓷球轴承设计分析概况

1.3接触问题分析方法的发展概况

1.3.1接触问题概述

1.3.2接触问题解决方法概述

1.4课题的提出和研究内容

1.4.1陶瓷球轴承研究的重点和难点

1.4.2论文主要研究的内容

1.5本章小结

第二章接触问题的有限元分析概述

2.1非有限元法概述

2.3非线性有限元软件MSC.Marc概述

2.3.1非线性有限元软件发展概况

2.3.2 MSC.Marc发展概况

2.3.3 MSC.Marc/Mentat的主要特点

2.4基于MSC.Marc的有限元接触分析

2.4.1接触模型及其网格划分

2.4.2非线性方程组的求解方法

2.4.3接触问题的处理

2.4.4模拟摩擦

2.4.5收敛判据、迭代求解控制及其他

2.5本章小结

第三章混合陶瓷角接触球轴承的接触分析

3.1准备阶段

3.1.1对角接触球轴承分析模型的一些假设

3.1.2有限元分析中的单位一致性

3.2有限元模型

3.3计算

3.4后处理

3.5参数化建模简介

3.6赫兹接触理论计算

3.7有限元结果的分析

3.8本章小结

第四章混合陶瓷球轴承中摩擦的模拟仿真初探

4.1轴承中的摩擦概述

4.2库仑滚动摩擦模型

4.3 Marc/Mentat中摩擦的实现过程

4.4轴承转动的实现

4.5模拟仿真、结果和分析

4.6本章小结

第五章结论与展望

附录

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢