机体—主轴承盖接触面微动疲劳损伤预测方法研究
发布时间：2017-08-04 17:32
本文关键词：机体—主轴承盖接触面微动疲劳损伤预测方法研究
【摘要】：发动机工作时，机体与主轴承盖接触面在较大的螺栓预紧力作用下互相挤压，并在交变的爆发压力和连杆力的共同作用下，容易导致机体与主轴承盖接触面间发生微动疲劳。本文针对机体与主轴承盖接触面进行了微动疲劳裂纹萌生特性的预测方法研究，所做工作和所得结论如下： （1）根据机体与主轴承盖的接触特点，选用具有平面-平面接触特点的微动桥试样接触模型作为模拟件，对其进行了结构设计和试验载荷的确定，在此基础上进行了微动疲劳试验研究，结果表明，接触面上有黑色的磨屑产生，且试件的裂纹位置处于加载端桥足接触面的外侧边缘处。 （2）采用有限元方法对微动桥试样进行了仿真计算，并采用基于临界面的微动疲劳参数SWT、FS、MSWT、MFS和综合微动疲劳参数RUIZ方法对微动桥试样的接触面进行微动裂纹萌生特性进行了预测，结果与试验吻合。 （3）以机体-主轴承盖接触面为研究对象，采用上述五种方法对接触面进行微动裂纹萌生特性分析，结果表明，RUIZ参数预测方法与实际断裂位置更相符，而且增大螺栓预紧力、减小机体刚度和增大主轴承盖刚度有利于降低微动疲劳裂纹萌生特性的影响。 （4）采用MATLAB语言对微动裂纹萌生特性的预测方法进行了程序设计，与APDL语言联合实现了从建模参数的输入到微动裂纹萌生特性的预测的完整流程。
【关键词】：柴油机 微动疲劳 疲劳参数 裂纹萌生特性
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK403
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-11
- 第1章 绪论11-18
- 1.1 本文的研究背景及意义11
- 1.2 国内外研究现状及发展动态11-15
- 1.2.1 微动疲劳的实验装置12-13
- 1.2.2 微动疲劳的损伤机理研究13-14
- 1.2.3 微动疲劳的预测方法研究14-15
- 1.2.4 微动疲劳影响因素研究15
- 1.3 本文构思及研究内容15-18
- 1.3.1 本文的构思15-16
- 1.3.2 本文的研究内容16-17
- 1.3.3 本文的研究流程17-18
- 第2章 微动接触力学和弹性半空间受载应力应变分布理论18-30
- 2.1 Hertz 弹性接触理论18-20
- 2.1.1 球面/球面接触18-19
- 2.1.2 柱面/柱面接触19-20
- 2.2 弹性半空间受线载荷时的应力和位移分布20-29
- 2.2.1 弹性半空间线载荷下的应力和变形20-23
- 2.2.2 弹性半空间受法向集中力23-24
- 2.2.3 弹性半空间受切向集中力24-25
- 2.2.4 弹性半空间受法向及切向力25-27
- 2.2.5 弹性半空间受均匀法线分布力27-29
- 2.3 本章小结29-30
- 第3章 微动疲劳实验装置的设计30-40
- 3.1 微动桥试样的设计及校核30-34
- 3.1.1 试样几何尺寸的确定30-32
- 3.1.2 试件的设计方案32
- 3.1.3 试样的强度校核32-34
- 3.2 微动桥的设计与校核34-38
- 3.2.1 微动桥几何尺寸的确定34-36
- 3.2.2 微动桥的设计方案36
- 3.2.3 微动桥的强度校核36-38
- 3.3 微动桥试样的装配简图和模型图38-39
- 3.4 本章小结39-40
- 第4章 确定微动疲劳实验装置的试验载荷40-48
- 4.1 机体组合结构有限元模型的建立40-43
- 4.1.1 实体模型的建立40
- 4.1.2 有限元模型的生成40-42
- 4.1.3 边界条件的设定42-43
- 4.2 微动桥夹紧力范围的确定43-46
- 4.2.1 机体-主轴承盖接触面比压的计算43-46
- 4.2.2 微动桥夹紧力大小的确定46
- 4.3 试样轴向载荷范围的确定46-47
- 4.4 本章小结47-48
- 第5章 微动疲劳裂纹萌生特性的试验研究48-54
- 5.1 试验仪器和设备48-49
- 5.2 试验原理和操作步骤49-51
- 5.2.1 试验原理49-50
- 5.2.2 试验装置50
- 5.2.3 操作步骤50-51
- 5.3 试验方案51
- 5.4 试验结果51-53
- 5.4.1 微动疲劳实验现象51-52
- 5.4.2 微动疲劳实验断裂位置52-53
- 5.5 本章小结53-54
- 第6章 微动桥试样接触面微动裂纹萌生特性预测方法研究54-79
- 6.1 微动桥试样模型的仿真分析54-59
- 6.1.1 微动桥试样仿真模型的建立54-56
- 6.1.2 接触模型边界条件设定56
- 6.1.3 接触面的接触特征分析56-58
- 6.1.4 接触面的应力状态分析58-59
- 6.2 基于临界面的疲劳参数法59-71
- 6.2.1 疲劳参数法简介59-62
- 6.2.2 临界面疲劳参数法62-71
- 6.3 综合参数法71-73
- 6.3.1 综合参数法简介71
- 6.3.2 RUIZ 综合参数法71-73
- 6.4 微动裂纹萌生特性的预测与验证73-78
- 6.4.1 基于临界面疲劳参数的微动裂纹萌生特性分析73-77
- 6.4.2 综合微动疲劳参数的微动裂纹萌生特性分析77-78
- 6.5 本章小结78-79
- 第7章 机体主轴承盖接触面微动裂纹萌生特性预测方法研究79-90
- 7.1 机体主轴承盖接触面微动裂纹萌生特性预测方法79-83
- 7.1.1 基于临界面的 SWT 疲劳参数法79-80
- 7.1.2 基于临界面的 FS 疲劳参数法80-81
- 7.1.3 基于临界面的 MSWT 疲劳参数法81
- 7.1.4 基于临界面的 MFS 疲劳参数法81-82
- 7.1.5 RUIZ 综合疲劳参数法82-83
- 7.2 微动裂纹萌生特性预测方法的确定83
- 7.3 不同参数对微动疲劳裂纹萌生特性的影响83-89
- 7.3.1 螺栓预紧力对裂纹萌生特性的影响84-85
- 7.3.2 机体结构刚度对裂纹萌生特性的影响85-87
- 7.3.3 轴承盖结构刚度对裂纹萌生特性的影响87-89
- 7.4 本章小结89-90
- 第8章 微动疲劳裂纹萌生特性预测程序设计90-103
- 8.1 程序设计环境、目标及功能90
- 8.2 程序设计的框架及思路90-92
- 8.3 微动疲劳裂纹萌生特性程序的设计92-100
- 8.3.1 各参数文件的输出92-94
- 8.3.2 调用 ANSYS 进行计算94-96
- 8.3.3 微动疲劳参数的计算及作图96-99
- 8.3.4 裂纹萌生位置和方向的确定99-100
- 8.4 计算实例100-102
- 8.5 本章小结102-103
- 第9章 总结与展望103-105
- 9.1 总结103-104
- 9.2 展望104-105
- 参考文献105-109
- 攻读硕士期间发表的论文及取得的研究成果109-110
- 致谢110-111
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖日东;朱冬;陈航;;基于二维模型的连杆齿形配合面微动数值分析[J];北京理工大学学报;2007年12期
2 沈明学;彭金方;郑健峰;宋川;莫继良;朱e，
本文编号：620882
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