基于有限元和多体动力学的滚动轴承动态特性分析与疲劳研究

发布时间：2017-05-17 11:22

  本文关键词：基于有限元和多体动力学的滚动轴承动态特性分析与疲劳研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：滚动轴承是海洋平台外输油泵的主要故障源之一,但其剩余寿命难以准确地评估,对其进行深入研究很有必要。本文从有限元和多体动力学的角度出发,对滚动轴承运行状态和疲劳寿命进行分析研究,具有实际研究价值。本文从以下几方面展开研究。从有限元的角度出发,对滚动轴承预制缺陷对危险位置的影响进行研究。分析不同缺陷位置、缺陷尺寸和缺陷数量条件下,滚动轴承的应力和应变分布情况,寻找滚动轴承疲劳失效最易发生的位置。利用ANSYS的Fatigue模块对滚动轴承进行疲劳分析。基于多体动力学理论,对滚动轴承刚性模型、刚柔混合模型和柔性模型振动特性进行仿真分析,得到了滚动轴承的动态特性曲线。利用多刚体动力学运动仿真的方法可以得到滚动轴承各部件的约束反力情况,通过频谱分析得到各部件的频域特征。将刚体柔性化之后可更精确地分析各部件的变形情况,通过ANSYS生成模态中性文件,然后在ADAMS中建立刚柔混合模型或多柔体模型。同时,.将不同缺陷模型的载荷响应施加到轴承有限元模型上,模拟滚动轴承的疲劳剥落。根据以上理论研究成果,设计了滚动轴承疲劳试验,观察记录试验现象,获得了轴承劣化历史数据,并指出了试验中遇到的问题和轴承疲劳变化规律,对试验数据进行了频谱分析。最后将试验结果与仿真结论进行对比,验证了仿真的准确性。
【关键词】：滚动轴承 疲劳分析 有限元 多体动力学 疲劳试验
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.33
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题来源及意义14
• 1.1.1 课题来源14
• 1.1.2 研究意义14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 滚动轴承疲劳研究14-15
• 1.2.2 滚动轴承有限元研究15-16
• 1.2.3 滚动轴承多体动力学研究16-17
• 1.2.4 滚动轴承疲劳试验研究概述17-18
• 1.3 当前研究存在的不足18
• 1.4 本文内容及结构安排18-20
• 第二章 基于有限元模型的滚动轴承分析20-34
• 2.1 有限元分析基本理论20-22
• 2.1.1 有限元分析方法概述20-21
• 2.1.2 ANSYS有限元分析流程21
• 2.1.3 ANSYS疲劳分析21-22
• 2.2 滚动轴承预制缺陷分析22-30
• 2.2.1 有限元仿真过程22-25
• 2.2.2 缺陷位置和尺寸对滚动轴承危险位置的影响25-29
• 2.2.3 缺陷数量对滚动轴承危险位置的影响29-30
• 2.3 滚动轴承有限元疲劳分析30-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 基于多体动力学的滚动轴承运动特性分析34-54
• 3.1 多体动力学分析基本理论34-37
• 3.1.1 多体动力学研究方法概述34
• 3.1.2 ADAMS动力学分析方程34-37
• 3.2 建立多体动力学分析模型37-43
• 3.2.1 建立刚性体模型37-40
• 3.2.2 建立柔性体模型40-43
• 3.3 滚动轴承多刚体动力学仿真43-49
• 3.3.1 正常轴承仿真43-47
• 3.3.2 外圈预制缺陷仿真47
• 3.3.3 内圈预制缺陷仿真47-48
• 3.3.4 滚动体预制缺陷仿真48-49
• 3.4 滚动轴承刚柔混合动力学仿真49-51
• 3.4.1 外圈柔性化仿真49
• 3.4.2 内圈柔性化仿真49-50
• 3.4.3 滚动体柔性化仿真50-51
• 3.5 滚动轴承多柔体动力学仿真51-52
• 3.5.1 振动分析51-52
• 3.5.2 耐久性分析52
• 3.6 滚动轴承疲劳剥落研究52-53
• 3.6.1 载荷定义52-53
• 3.6.2 剥落扩展与轴承剩余寿命53
• 3.7 本章小结53-54
• 第四章 滚动轴承疲劳试验研究分析54-82
• 4.0 滚动轴承加速寿命计算方法54-56
• 4.1 滚动轴承疲劳试验56-59
• 4.1.1 试验目的56
• 4.1.2 试验台介绍56-58
• 4.1.3 包络谱分析简介58-59
• 4.2 试验设计59-61
• 4.3 试验过程61-62
• 4.3.1 轴承试验机操作步骤61
• 4.3.2 轴承试验机调试过程61-62
• 4.4 试验记录及现象分析62-79
• 4.4.1 6312轴承疲劳试验62-64
• 4.4.2 7312轴承疲劳试验64-67
• 4.4.3 6312轴承内、外圈预制缺陷疲劳试验67-69
• 4.4.4 6312轴承滚动体预制缺陷疲劳试验69-71
• 4.4.5 7312轴承内、外圈预制缺陷疲劳试验71-73
• 4.4.6 7312轴承保持架预制缺陷疲劳试验73-75
• 4.4.7 7312轴承全寿命疲劳试验75-76
• 4.4.8 6312轴承全寿命疲劳试验76-79
• 4.5 试验结果与仿真对比79-80
• 4.5.1 故障发生位置79
• 4.5.2 加速疲劳寿命79-80
• 4.6 本章小结80-82
• 第五章 结论与展望82-84
• 5.1 结论82
• 5.2 展望82-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 研究成果及发表的学术论文90-92
• 作者及导师简介92-94
• 附件94-95

  本文关键词：基于有限元和多体动力学的滚动轴承动态特性分析与疲劳研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：373300