淬火硬化层残余应力分布磁记忆检测

发布时间：2017-08-30 00:33

  本文关键词：淬火硬化层残余应力分布磁记忆检测

  更多相关文章： 金属磁记忆 齿轮 20CrMnTi 残余应力

【摘要】：轴类部件和齿轮类部件是航空发动机传动构件,不利的残余应力的存在会导致零件疲劳失效。本论文尝试利用金属磁记忆(metal magnetic memory,MMM)检测航空齿轮分析其残余应力分布规律,为航空发动机传动关键构件表面完整性的检测提供依据,最终达到完善抗疲劳制造技术目的。本论文基于磁记忆检测原理在结合齿轮构件的形貌特征设计了一套适合检测齿轮构件残余应力的磁记忆检测装置。设计了两组20CrMnTi平板试样,第一组用于测定平板材料的力学性能和应力集中区域,第二组做渗碳淬火之后再去测定其力学性能和应力集中区域,并与第一组测量结果做对比。分析其应力分布规律及渗碳淬火对材料力学性能和残余应力分布规律的影响,利用ANSYS软件对20CrMnTi材料平板模型的残余应力进行数值模拟仿真,分析了不同载荷下齿轮基体材料中力与磁记忆信号之间的关系。研究结果表明:齿轮基体材料20CrMnTi平板带孔试样无载荷情况下没有应力集中现象,当不同载荷作用下,应力集中区域位于平板试样通孔附近,垂直于拉力方向上通孔附近残余应力大,平行于拉力方向上通孔附近残余应力小。当载荷刚达到非均匀塑性变形阶段和均匀塑性变形阶段开始位置时,磁记忆信号突变显著。当载荷在非均匀塑性变形阶段,随载荷的增大,磁记忆信号和残余应力在通孔附近急剧突变;当载荷位于均匀塑性变形阶段时,随着载荷的增大,残余应力和磁记忆信号变化梯度较为平稳。同一加载力条件下渗碳淬火平板带孔试样件磁场法向分量分布较为混乱,但应力集中区域的趋势一致,渗碳淬火后在试样通孔处应力集中区域面积变小,但应力集中分布在试样上非常不均。本文采用磁记忆信号差值分析判断检测齿轮服役一段时间后其淬火硬化层残余应力,发现残余应力集中在齿面的齿线附近以及齿根圆角处,如果齿面一旦出现了齿面磨损就会在磨损的边界处集中大量的残余应力。本论文的研究成果为实现快速检测齿轮类部件残余应力集中区域、航空发动机传动关键构件表面完整性指标的检测提供参考。
【关键词】：金属磁记忆 齿轮 20CrMnTi 残余应力
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V263
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 引言8
• 1.2 航空齿轮加工工艺分析及失效分析8-11
• 1.2.1 齿轮加工工艺分析8
• 1.2.2 齿轮传动的失效分析8-11
• 1.3 齿轮残余应力的来源及利弊11
• 1.4 常用的残余应力检测方法比较11-14
• 1.5 残余应力检测的国内外研究现状14-16
• 1.5.1 金属磁记忆检测残余应力国内外研究现状14-15
• 1.5.2 齿轮残余应力检测国内外研究现状15-16
• 1.6 课题研究内容16
• 1.7 本章小结16-17
• 第2章 淬火硬化层残余应力磁记忆检测基本原理17-31
• 2.1 磁记忆检测原理17-19
• 2.2 铁磁性材料力-磁效应的磁化模型19-30
• 2.2.1 应力与地磁场同轴的磁化模型20-24
• 2.2.2 应力与地磁场异轴的磁化模型24-27
• 2.2.3 铁磁性材料力-磁效应的微观模型27-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第3章 磁记忆检测残余应力的硬件设计及实现31-41
• 3.1 硬件设计的要求和指标31
• 3.2 硬件设计31-36
• 3.2.1 硬件设计思路31-32
• 3.2.2 磁记忆硬件电路设计32-35
• 3.2.3 硬件电路中的理论分析计算35-36
• 3.2.4 硬件设计关键点分析36
• 3.3 磁记忆信号提取36-37
• 3.4 系统标定37-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 齿轮基体材料残余应力磁记忆检测41-65
• 4.1 材料及试样41-43
• 4.2 试验设备43-44
• 4.3 消除内应力44-45
• 4.4 材料拉伸性能测量45-46
• 4.5 齿轮基体材料中力与磁记忆信号46-49
• 4.5.1 未加载47-48
• 4.5.2 不同载荷下基体材料中力与磁记忆信号关系48-49
• 4.6 有限元仿真不同载荷下齿轮基体材料残余应力49-63
• 4.6.1 20CrMnTi平板模型有限元仿真残余应力分析49-50
• 4.6.2 ANSYS仿真结果分析50-53
• 4.6.3 有限元仿真结果与实际检测结果对比分析53-63
• 4.7 本章小结63-65
• 第5章 平板渗碳淬火件拉伸磁场测量65-75
• 5.1 平板渗碳淬火件的制备65-67
• 5.1.1 渗碳工艺65-66
• 5.1.2 淬火工艺66-67
• 5.1.3 变形矫正工艺67
• 5.2 渗碳淬火对残余应力造成的影响及消除67-68
• 5.3 平板渗碳淬火件拉伸性能测量68
• 5.4 平板渗碳淬火件中力与磁记忆信号68-71
• 5.4.1 未加载68-69
• 5.4.2 不同载荷下平板渗碳淬火材料中力与磁记忆信号关系69-71
• 5.5 断口分析71-72
• 5.6 金相分析72-73
• 5.7 本章小结73-75
• 第6章 航空齿轮残余应力磁记忆检测75-81
• 6.1 常规航空齿轮残余应力磁记忆检测75-77
• 6.2 齿面磨损的航空齿轮残余应力磁记忆检测77-80
• 6.3 本章小结80-81
• 第7章 结论与展望81-84
• 7.1 结论81-82
• 7.2 展望82-84
• 参考文献84-87
• 发表论文和参加科研情况说明87-88
• 致谢88-89
• 附录A89-98

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王秋成,柯映林;航空高强度铝合金残余应力的抑制与消除[J];航空材料学报;2002年03期

2 陈怀宁,陈亮山,林泉洪;逆焊接加热处理引入压缩残余应力的数值分析[J];机械强度;2002年01期

3 高永毅,苏志霄,焦群英,唐果;残余应力对构件固有频率影响的讨论[J];机械强度;2002年02期

4 赵学荣,朱援祥,孙秦明;水电站合拢焊缝残余应力的数值模拟[J];制冷空调与电力机械;2003年04期

5 张剑寒;张宇民;韩杰才;赫晓东;;碳化硅空间用反射镜坯体残余应力的研究[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2006年02期

6 蒋刚;谭明华;王伟明;何闻;;残余应力测量方法的研究现状[J];机床与液压;2007年06期

7 ;15届全国残余应力学术交流会(第1轮通知)　[J];中国机械工程;2009年08期

8 ;热轧方形中空截面的残余应力分析[J];钢结构;2009年06期

9 ;第15届全国残余应力学术交流会(第1轮通知)[J];机械工程材料;2009年06期

10 ;第15届全国残余应力学术交流会(第1轮通知)补充说明[J];机械工程材料;2009年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 潘勤学;栗勇;徐春广;肖定国;杨向臣;伍懿;;超声法焊缝残余应力检测技术研究[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年

2 任小平;刘怡;;一种无损测试焊接板件残余应力的方法[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年

3 游敏;郑小玲;;对接接头横向残余应力调控技术研究[A];湖北省暨武汉焊接学会成立二十五周年2005年焊接学术年会文集[C];2005年

4 郑永男;左翼;周冬梅;范平;袁大庆;朱升云;;正电子湮没方法研究材料中残余应力[A];第四届全国反应堆物理与核材料学术研讨会论文集[C];2009年

5 王伟;;振动时效消除焊接件残余应力效果的验证[A];'2009全国钢结构学术年会论文集[C];2009年

6 常红;侯鑫茜;;光弹贴片法检测构件残余应力的实验研究[A];力学与工程应用（第十三卷）[C];2010年

7 谢大吉;赵如发;胡德贵;王增梅;顾守仁;冯升波;;磁测残余应力法在工程中应用探试[A];第五届全国结构工程学术会议论文集（第一卷）[C];1996年

8 张亦良;徐学东;肖述红;;残余应力对储罐泄漏的影响[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2000年

9 覃明;陈瑞;马素媛;贺笑春;李家宝;;残余应力静载弛豫的研究[A];2002年材料科学与工程新进展（下）——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年

10 郑渝;李志勇;;焊接结构残余应力的超声检测[A];第九次全国焊接会议论文集（第2册）[C];1999年

中国重要报纸全文数据库 前8条

1 实习记者 王恒;控制残余应力——寻找加工变形的解决之道[N];中国航空报;2014年

2 陶萍萍;中建钢构用新技术消除钢板墙残余应力[N];现代物流报;2013年

3 ;残余应力与加工变形控制技术[N];中国航空报;2013年

4 ;抗疲劳制造工艺优化方案[N];中国航空报;2013年

5 ;残余应力与变形控制整体解决方案在航空铝合金锻件中的应用[N];中国航空报;2013年

6 蔺军 谢艳花;央视新楼钢构制作特点与加工工艺[N];建筑时报;2007年

7 肖英龙;日本功能性船板开发使用现状[N];世界金属导报;2006年

8 记者 匡华安 通讯员 李荣锋 潘东晓;武钢起草的两项国标通过审定[N];中国冶金报;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 高飞;异种钢焊接的残余应力研究[D];大连理工大学;2010年

2 于雷;厚壁冷成型钢残余应力理论分析及其影响研究[D];南京工业大学;2005年

3 陈永红;高速列车铝合金车体侧墙残余应力与变形数值模拟[D];西南交通大学;2012年

4 刘维;高频焊管焊接接头的断裂行为和残余应力的研究[D];天津大学;2007年

5 孙新杨;纤维与树脂固化残余应力在线监测方法研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

6 王彦龙;残余应力的超声波检测研究[D];西安科技大学;2005年

7 孙敏科;焊接接头残余应力释放及控制研究[D];大连理工大学;2011年

8 李娟;玻璃/铝多层阳极键合接头残余应力应变数值模拟研究[D];太原科技大学;2013年

9 梁剑;电沉积镍镀层中的残余应力表征[D];湘潭大学;2009年

10 王广晖;智能型机械残余应力测试仪的研究与设计[D];大连理工大学;2000年

，

本文编号：756302