轴承动态服役过程的有限元仿真

发布时间：2017-04-15 22:02

  本文关键词：轴承动态服役过程的有限元仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：圆柱滚子轴承作为一种重要的机械传动部件,广泛地用于各种旋转机械中。随着机械工业的不断发展,对它的转速、载荷、寿命以及设计等方面提出了更高的要求。因此,为了满足新一代先进机械装备研制的需要,对轴承进行仿真分析显得十分必要。滚动轴承动态服役过程的有限元仿真是综合了多体接触、滑动、摩擦、几何非线性、材料非线性、边界非线性的复杂问题。 本文以有限元软件ABAQUS为分析平台,按照由易入难、由单一到复杂的研究思路进行研究。先使用ABAQUS/Explicit实现圆柱滚子压痕实验接触问题和圆盘高速旋转离心应力的有限元分析,并分别用Hertz弹性理论和圆盘离心应力解析方法验证了两者有限元分析中网格、载荷、边界条件的正确性,为建立圆柱滚子轴承三维动态有限元模型提供技术基础。然后在考虑离心力和摩擦力的作用下按照建模顺序依次建立圆柱滚子轴承的几何模型、实现合理的网格划分,根据实际情况赋予材料属性、定义接触、设定边界条件和载荷,进行求解得到仿真结果。 对滚子和内外圈各自的角速度、角位移、径向位移曲线进行分析,确定了圆柱滚子轴承动态服役的有限元仿真中网格、载荷、边界条件的正确性。对滚子和内外圈之间的接触应力和它们各自的Mises应力分析,获得了滚动轴承在动态服役过程中比较直观、定量的分析数据。结果表明：滚子与套圈接触区域的接触应力较大,且受载滚动体比非受载滚动体接触应力大,滚子端部在轴承运动中发生了应力集中现象。动态服役过程中,轴承各部件上最大应力在时间历程上存在突变,滚子的最大等效应力最大,内圈次之,外圈最小。本研究为实现圆柱滚子轴承在实际服役工况下多物理场耦合仿真打下了良好的基础。
【关键词】：滚动轴承 有限元 接触 高速旋转 动态仿真
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.33
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 本课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 滚动轴承的力学研究现状11-12
• 1.2.2 滚动轴承仿真技术的研究现状12-14
• 1.3 圆柱滚子轴承仿真的重点和难点14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 第2章 有限元法与ABAQUS简介17-32
• 2.1 有限元法简介17-21
• 2.1.1 有限元法的基本思想17
• 2.1.2 有限元法求解问题的基本步骤17-19
• 2.1.3 线性分析与非线性分析19-21
• 2.2 有限元工具软件ABAQUS介绍及有限元实现21-31
• 2.2.1 ABAQUS主要分析模块22-23
• 2.2.2 ABAQUS/CAE的主要功能模块及建模顺序23-25
• 2.2.3 ABAQUS的接触分析25-29
• 2.2.4 ABAQUS/Explicit的非线性分析29-30
• 2.2.5 ABAQUS/Explicit的准静态概述30-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第3章 基于ABAQUS的接触问题和高速旋转问题的有限元实现32-49
• 3.1 接触问题的有限元分析32-42
• 3.1.1 问题描述32-33
• 3.1.2 利用Hertz理论进行求解33-34
• 3.1.3 利用ABAQUS进行有限元求解34-42
• 3.2 高速旋转问题的有限元分析42-48
• 3.2.1 问题描述42
• 3.2.2 离心应力的计算42-44
• 3.2.3 利用ABAQUS进行有限元求解44-48
• 3.3 本章小结48-49
• 第4章 基于ABAQUS/Explicit的圆柱滚子轴承有限元仿真49-62
• 4.1 圆柱滚子轴承的结构和工作状态49-50
• 4.2 圆柱滚子轴承动态服役过程的有限元仿真50-61
• 4.2.1 问题描述50-51
• 4.2.2 实体模型的简化51
• 4.2.3 建立有限元模型并求解51-55
• 4.2.4 仿真结果分析55-61
• 4.3 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李元科,胡于进;滚动轴承空间有限元分析的子结构法[J];轴承;1992年03期

2 杨咸启;轴承系统温度场分析[J];轴承;1997年03期

3 刘春浩,赵俊宏,李建东,许正根;NSK滚动轴承研究和发展的最新趋势[J];轴承;1999年10期

4 罗继伟;滚动轴承受力分析及其进展[J];轴承;2001年09期

5 黄乾贵 ,邓四二 ,腾弘飞;滚动轴承系统仿真技术的现状及发展[J];轴承;2002年04期

6 杨海生,邓四二,夏新涛,郑学普,梁波;SKF滚动轴承仿真技术进展[J];轴承;2004年04期

7 吴云鹏,张文平,孙立红;滚动轴承力学模型的研究及其发展趋势[J];轴承;2004年07期

8 沈成武,叶碧泉,冯振兴,刘玉琦;滚动轴承接触问题的有限元分析[J];固体力学学报;1982年01期

9 程旺全;圆柱滚子与平板接触压痕的实验研究[J];轴承;1986年06期

10 李峰;赵杰;;应用ANSYS求解赫兹接触问题[J];机电产品开发与创新;2006年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 文杰;镀膜圆柱滚子轴承力学性能分析[D];燕山大学;2013年

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本文编号：309326