深孔滚压光整强化机理及残余应力分析研究

发布时间：2021-03-14 20:59

　　零件金属材料中所产生的冷作硬化现象和残余应力,能够强化零件表面,改善其应力状态和延缓疲劳裂纹的产生与延伸。滚压加工是一种效果十分显著的机械强化方法,并广泛应用在车轴、曲轴、液压缸等零件的表面强化。滚压加工能改善因机械加工所造成的各种质量缺陷,增强材料的强度和硬度,改善机械零部件的表面粗糙度,提高零部件的工作表面疲劳强度。在零件材料表层引入残余压应力,可以从零件机械加工层面上降低材料产生疲劳破坏的几率。目前,针对滚压加工的相关研究,很大程度上都以采用试验方式对某些滚压参数进行分析,以研究对滚压效果的影响规律,滚压效果评价标准多为表面粗糙度和表面硬度。由于对于塑性应变层和残余应力的测定难度比较大,所以很少有相关的研究涉及。在内孔滚压方面多根据经验进行实践应用,对于内孔表面滚压加工的光整强化机理研究尚且薄弱,缺乏相应的系统研究。对于深孔滚压表面塑性变形和残余应力的数值分析相关的研究较少。因此,本文以滚柱和滚珠两种深孔滚压方式为研究对象,建立了深孔滚压分析模型,对深孔滚压加工光整强化机理进行了理论分析,并通过相关实验进行了验证。揭示了深孔滚压光整强化规律,同时分析了影响光整和强化效果的因素。运... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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1.绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 金属的疲劳破坏
        1.1.2 金属表面强化技术
    1.2 滚压加工综述
        1.2.1 滚压加工的基本概念
        1.2.2 滚压加工的类型
        1.2.3 弹塑性变形中的应力应变
    1.3 孔滚压加工方式
        1.3.1 孔滚压加工常用装置
        1.3.2 孔滚压表面的性能变化
        1.3.3 工艺参数对内孔滚压的影响
    1.4 滚压加工国内外发展及研究现状
        1.4.1 滚压加工国内外发展现状
        1.4.2 滚压加工国内外研究现状
    1.5 本课题研究意义和主要研究内容
        1.5.1 课题研究意义
        1.5.2 课题主要研究内容
2.深孔滚压加工光整机理分析研究
    2.1 表面粗糙度的计算
    2.2 深孔滚压加工表面光整机理
        2.2.1 弹塑性变形阶段
        2.2.2 完全塑性变形阶段
    2.3 深孔滚压光整作用与滚压力
        2.3.1 滚柱滚压光整作用与滚压力
        2.3.2 深孔滚柱滚压实验验证
        2.3.3 滚珠滚压光整作用与滚压力
    2.4 滚柱滚压加工光整作用与滚压量
        2.4.1 工件基体和滚柱弹性变形
        2.4.2 滚柱滚压加工最佳滚压量
    2.5 本章小结
3.深孔滚压强化机理与残余应力研究
    3.1 深孔滚压加工强化机理
        3.1.1 滚柱滚压塑性变形深度与滚压力
        3.1.2 滚珠滚压塑性变形深度与滚压力
    3.2 滚压加工中的残余应力
        3.2.1 滚压残余应力的产生
        3.2.2 滚压残余应力作用分析
    3.3 残余应力对疲劳强度的影响
    3.4 残余应力的影响因素
    3.5 本章小结
4.深孔滚压加工有限元分析
    4.1 滚压加工有限元理论
        4.1.1 滚压中的非线性问题
        4.1.2 弹塑性变形遵循的准则
        4.1.3 弹塑性变形的有限元表达
    4.2 有限元方法与ABAQUS软件
        4.2.1 工程应用中的有限元方法
        4.2.2 ABAQUS软件简介
    4.3 深孔滚压加工仿真模型构建
        4.3.1 有限元模型的简化
        4.3.2 材料的应力应变数据定义
        4.3.3 网格划分
        4.3.4 相互作用与边界条件
    4.4 不同参数对滚压效果的影响
        4.4.1 过盈量对塑性变形和残余应力的影响
        4.4.2 滚压速度对塑性变形和残余应力的影响
        4.4.3 进给量对塑性变形和残余应力的影响
    4.5 本章小结
5.总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于ANSYS Workbench的滚压工艺参数分析[J]. 贺俊,钱怡,李树方,陈江峰.  组合机床与自动化加工技术. 2016(10)
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硕士论文
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[3]钛合金超声振动滚压装置研制及实验研究[D]. 李龙.南昌航空大学 2017
[4]精密轴承内圈超声滚挤压加工表面微观形貌研究[D]. 刘佳.河南科技大学 2017
[5]长圆管内表面磁力滚压技术[D]. 张二朋.太原理工大学 2017
[6]深孔刮滚切削机理及刀具的结构优化设计[D]. 王振.中北大学 2017
[7]强力旋压连杆衬套主要工艺参数对尺寸精度及残余应力影响的试验研究[D]. 王跃.中北大学 2016
[8]钛合金高速铣削残余应力有限元分析及参数优化[D]. 倪雪婷.中北大学 2016
[9]钢棒无心滚压工艺研究及其动态仿真分析[D]. 魏翠莉.燕山大学 2016
[10]低塑性滚压钛合金TC4表面完整性及低周疲劳寿命研究[D]. 贺蒙.山东大学 2015



本文编号：3082946