缺口几何参数对轴类零件疲劳寿命的影响

发布时间：2020-12-14 00:14

　　在甘肃省自然科学基金资助下,针对轴在整个生命周期中经常出现的疲劳问题,开展了缺口几何参数对轴类件疲劳寿命影响的研究,为寻求建立影响疲劳寿命的统一描述参量提供了设计依据和理论基础。本文基于疲劳强度理论,系统研究了缺口几何参数对疲劳寿命的影响。讨论了疲劳寿命预测的局部应力应变法,结合多轴疲劳寿命的预测思想,得到了以等效应变为损伤参量的疲劳寿命预测模型。讨论了缺口轴有限元分析的基本方法和分析过程,利用ANSYS软件建立了建立缺口轴的三维实体模型,加载求解,得到扭转条件下缺口根部附近的局部应力应变分布。考虑圆轴的缺口半径ρ、缺口深度h和张开角α等参数对缺口根部进行了应力、应变分析。选择Von Mises等效应力为本文所研究的缺口轴疲劳寿命损伤参量,结合有限元分析结果进行了比例恒幅加载下缺口轴疲劳寿命计算。计算结果表明:缺口轴疲劳寿命随缺口半径ρ的增加而增加,随缺口深度h的增加而降低;当ρ和h一定时,缺口张开角α对圆轴疲劳寿命的影响程度很小。当圆轴几何尺寸a/b=0.5时,在相同ρ/h下,随着偏差角β的增加,缺口轴疲劳寿命呈下降趋势;当ρ/h≥0.2时,影响缺口轴疲劳寿命的主要因素是偏差角β。确... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

缺口根部变形引起的应力重新分布

于线性分析。此单元可进行应力、应变分析以及塑性、蠕变分析。对整体轴采用自动网格划分，其中缺口根部附近的有限元网格进行高度的局部细划。缺口轴共划分了9895个节点，5290个单元。建立的有限元模型如图4.2所示。图4.2缺口轴有限元模型及网格划分

加转矩到轴一端的主节点上，轴的扭矩为960N.m，所分到主节点上的周向力为96000N。轴的另一端采取固定端约束方式，即将6个方向的自由度ux，uy，uz，RoTx，RoTY，RoTz全部约束。其约束和载荷情况见图4.3。所加载荷在应用中，采用100个子步。图4.3轴端约束和载荷4.4.3材料属性的确定本分析中，根据实验的实际情况，选择多线性随动强化模型且使用 vonmiess屈服准则。因为材料在实验过程中会进入塑性，而且由于循环加载，会有鲍氏效

【参考文献】：
期刊论文
[1]扭转条件下过渡圆角半径及径比对圆轴疲劳寿命的影响[J]. 李有堂,于立群.  兰州理工大学学报. 2008(05)
[2]拉伸载荷下环形切口试件的应力集中系数[J]. 马平.  兰州理工大学学报. 2004(04)
[3]局部应力应变法及其设计数据[J]. 赵少汴.  机械设计. 2000(02)
[4]随机疲劳累积损伤理论研究进展[J]. 倪侃.  力学进展. 1999(01)
[5]超低周变幅疲劳断裂设计的几个问题[J]. 韦尧兵,黄建龙,靳伍银,郎福元,吕延军.  甘肃工业大学学报. 1998(02)
[6]具有环形缺口圆杆在弯曲载荷下的裂断问题[J]. 李有堂,俞焕然.  兰州大学学报. 1996(04)
[7]从金属切削探讨规则剪切的机理[J]. 韦尧兵,郎福元,魏庆同,芮执元.  甘肃工业大学学报. 1995(04)
[8]激光催裂的初步研究[J]. 龚俊,芮执元,郎福元,魏庆同,靳伍银.  甘肃工业大学学报. 1994(04)
[9]切口冷拨圆棒料的超低周疲劳断裂分析[J]. 龚俊,郎福元,芮执元,魏庆同.  甘肃工业大学学报. 1994(01)
[10]应力法剪切下料的若干问题[J]. 李有堂,郎福元,魏庆同,韦尧兵.  机械工程学报. 1993 (03)



本文编号：2915440