涂层滚动轴承应力分析

发布时间：2020-12-09 14:52

　　超硬涂层轴承在喷涂过程中残留的热应力和使用中产生的接触应力经常在涂层/基体分界面上萌生裂纹。本文在理论分析的基础上,利用ANSYS软件对涂层/基体进行了力学分析,为分析涂层轴承在制备和使用过程中的性能和破坏机理等提供理论依据。对涂层轴承在制备过程中的产生的热应力和工作条件下的接触应力场进行了数值模拟,通过比较有限元解与经典理论解验证了有限元模型的可信度。在瞬态传热学理论基础上,采用单元生死技术对涂层/基体热应力进行瞬态热分析。结果表明:较小的线膨胀系数和对流系数、合适的梯度涂层和基体预热温度,可使涂层的残余应力极其突变幅度达到最小。利用赫兹(Hertz)接触理论,采用壳层技术分析了不同情况下的应力分布状态,得出随着基体与涂层厚度比的减小或基体弹性模量的增加,涂层/基体结合面剪切应力和等效应力值呈现出逐渐减小的趋势。 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

基体和涂层几何模型

温度GPaW/(m·K)10m/℃比J/(㎏·K)25℃ 110 2.4 11.9 0.27 473 C°400 97 2.9 18.7 0.27 595 800℃ 80 4.2 35 0.27 846 e)ZrO2层物理和机械性能项目温度弹性模量GPa导热系数W/(m2·K)线胀系数10-6m/℃泊松比比热J/(㎏·K)25℃ 53 1.5 7.2 0.25 500 400℃ 52 1.2 9.4 0.25 576 800℃ 46 1.2 12 0.25 637 考虑到圆棒的对称性，将空间问题转化为平面轴对称问题.在 ANSYS理器中直接建立基体、打底层和各个涂层几何模型(开始并未喷涂上的各层同样需要建立)。又由于圆棒外表面所受到的载荷一致，因此，只需建心轴线到涂层外表面的几何模型，如图 3-1 所示。

体三的弹性模量分别在 1Cr13 弹性模量材料 NiCrAlY 材料弹性模量为 1.64×基体从开始空冷到冷却结束的整个过程可以看出，最大残余应力均出现在基体，由于材料物理性质的差异，存在应力b）E=2.43×105MPa

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2907037