20CrMnTi点蚀对应力集中影响的有限元模拟
发布时间：2020-12-23 22:48
由于其优异的综合性能,传统齿轮用钢20CrMnTi仍占据汽车齿轮50%左右的市场份额,但实际工况下轮齿表面时常发生点蚀,产生的应力集中会促进疲劳裂纹迅速在点蚀坑周边萌生、发展,导致构件提前断裂失效。但点蚀造成疲劳失效的作用机理以及临界条件尚不明晰,因此研究点蚀对20CrMnTi应力集中及齿轮疲劳影响规律具有重要的科学意义和实际价值。本文在浸泡试验20CrMnTi点蚀真实形貌的基础上,通过Solidworks软件建模,利用ANSYS Workbench软件静力分析和瞬态分析模块进行有限元模拟,具体内容如下:1、运用Solidworks软件建立不同尺寸的半球形及半椭球形点蚀坑模型,通过ANSYS Workbench模拟了点蚀坑三维尺寸变化对应力集中系数的影响,建立应力集中系数关于点蚀坑深长比（r/l）和宽长比（w/l）的经验方程:K=0.8659-0.1442（w/l）2+1.149（w/l）-0.0743（r/l）2+0.2555（r/l）+0.3522（w/l）（r/l）,用于预测已知三维尺寸的点蚀坑的应力集中系数。2、点蚀坑间相互影响关系的...
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 20CrMnTi钢的特性
1.2.2 金属腐蚀行为的研究现状
1.2.3 蚀坑损伤参量
1.2.4 点蚀对应力集中和疲劳寿命的影响
1.2.5 疲劳寿命估计方法
1.2.6 有限元发展现状
1.3 本文研究的主要内容
第二章 试验材料及方法
2.1 预腐蚀试验材料和方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 预腐蚀实验设计
2.2 有限元分析
2.2.1 模型的建立
2.2.2 定义材料属性
2.2.3 单元选取及网格划分
2.2.4 边界条件的设定及载荷的施加
2.2.5 后处理结果
第三章 单个点蚀坑对应力集中影响的数值模拟分析
3.1 20CrMnTi单个点蚀坑形貌
3.2 单个点蚀坑形状参数对应力集中影响的数值研究
3.2.1 有限元模型
3.2.2 点蚀坑长宽相等时深度对应力集中的影响
3.2.3 点蚀坑长宽不等时宽长比与深长比对应力集中的影响
3.3 本章小结
第四章 20CrMnTi点蚀坑间互相影响关系的数值模拟分析
4.1 引言
4.2 平行于拉伸方向的两个点蚀坑之间的相互影响
4.3 垂直于拉伸方向的两个点蚀坑之间的相互影响
4.4 次生点蚀坑与原点蚀坑相互作用对应力集中系数的影响
4.5 本章小节
第五章 点蚀对齿轮动态接触过程影响的数值模拟
5.1 有限元模型的建立
5.2 动态接触分析
5.2.1 定义接触对
5.2.2 约束的创建和载荷的施加
5.2.3 网格划分
5.3 不含点蚀坑缺陷的理想齿轮动态接触分析
5.3.1 不含点蚀坑缺陷的理想齿轮有限元分析
5.3.2 利用赫兹理论近似求解接触应力
5.4 含点蚀坑缺陷的齿轮动态接触分析
5.4.1 齿顶、齿根和节圆处含点蚀坑缺陷齿轮动态接触分析
5.4.2 节圆处点蚀距轮齿边缘不同距离时齿轮动态接触分析
5.5 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]有孔锥—柱管桩应力集中系数数值分析[J]. 杨康,雷金波,柳俊,廖幼孙. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2016(03)
[2]浅谈齿轮箱的失效和原因[J]. 兰彦军. 民营科技. 2015(01)
[3]油气管道体积型腐蚀缺陷有限元分析[J]. 杨辉,汤怡,陈健,王富祥,王婷,雷铮强,周利剑. 油气储运. 2015(01)
[4]基于损伤力学预估点蚀疲劳寿命有限元法[J]. 苟义龙,殷之平,黄其青. 航空工程进展. 2014(02)
[5]飞机地板梁点蚀对安全系数和应力集中的影响[J]. 祝世兴,梁媛媛. 腐蚀与防护. 2014(05)
[6]海水温度和浓缩度对316L不锈钢点蚀性能的影响[J]. 辛森森,李谋成,沈嘉年. 金属学报. 2014(03)
[7]304不锈钢在3.5%NaCl溶液中的点蚀动力学及机理[J]. 杜楠,田文明,赵晴,陈四兵. 金属学报. 2012(07)
[8]304不锈钢点蚀的电化学噪声特征[J]. 李季,赵林,李博文,郑丽群,韩恩厚. 中国腐蚀与防护学报. 2012(03)
[9]盐雾环境下高强度铝合金的点蚀行为[J]. 崔继红,蔡建平,贾成厂. 中国腐蚀与防护学报. 2010(03)
[10]20CrMnTi渗碳齿轮钢中Ti(C,N)的粗化行为[J]. 王广连,朱荣,申景霞,亓海全,张利平,李智峥. 北京科技大学学报. 2009(S1)
博士论文
[1]腐蚀疲劳点蚀演化与裂纹扩展机理研究[D]. 黄小光.上海交通大学 2013
[2]20CrMnTi钢成分优化对组织及接触疲劳寿命的影响研究[D]. 亓海全.昆明理工大学 2010
[3]飞机结构的腐蚀损伤及其对寿命的影响[D]. 张有宏.西北工业大学 2007
[4]深基坑开挖与支护的模型试验与ANSYS分析研究[D]. 俞晓.武汉理工大学 2005
硕士论文
[1]腐蚀环境下桥梁拉索疲劳可靠性研究[D]. 于杰.东南大学 2016
[2]考虑腐蚀损伤的焊接构件疲劳寿命评估方法研究[D]. 王礼东.大连理工大学 2015
[3]随机分布多孔板拉伸极限强度的蒙特卡洛有限元分析[D]. 谭啸.华中科技大学 2015
[4]中下承拱桥的吊杆锈蚀损伤研究[D]. 潘骁宇.浙江大学 2015
[5]双相不锈钢裂纹萌生及扩展的有限元模拟[D]. 王富广.西安工业大学 2014
[6]基于有限元法的腐蚀管道剩余强度研究[D]. 韩军.东北石油大学 2013
[7]高速强制连续约束型航空离合器接触特性及疲劳寿命分析[D]. 杨兵.中南大学 2011
本文编号：2934473
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 20CrMnTi钢的特性
1.2.2 金属腐蚀行为的研究现状
1.2.3 蚀坑损伤参量
1.2.4 点蚀对应力集中和疲劳寿命的影响
1.2.5 疲劳寿命估计方法
1.2.6 有限元发展现状
1.3 本文研究的主要内容
第二章 试验材料及方法
2.1 预腐蚀试验材料和方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 预腐蚀实验设计
2.2 有限元分析
2.2.1 模型的建立
2.2.2 定义材料属性
2.2.3 单元选取及网格划分
2.2.4 边界条件的设定及载荷的施加
2.2.5 后处理结果
第三章 单个点蚀坑对应力集中影响的数值模拟分析
3.1 20CrMnTi单个点蚀坑形貌
3.2 单个点蚀坑形状参数对应力集中影响的数值研究
3.2.1 有限元模型
3.2.2 点蚀坑长宽相等时深度对应力集中的影响
3.2.3 点蚀坑长宽不等时宽长比与深长比对应力集中的影响
3.3 本章小结
第四章 20CrMnTi点蚀坑间互相影响关系的数值模拟分析
4.1 引言
4.2 平行于拉伸方向的两个点蚀坑之间的相互影响
4.3 垂直于拉伸方向的两个点蚀坑之间的相互影响
4.4 次生点蚀坑与原点蚀坑相互作用对应力集中系数的影响
4.5 本章小节
第五章 点蚀对齿轮动态接触过程影响的数值模拟
5.1 有限元模型的建立
5.2 动态接触分析
5.2.1 定义接触对
5.2.2 约束的创建和载荷的施加
5.2.3 网格划分
5.3 不含点蚀坑缺陷的理想齿轮动态接触分析
5.3.1 不含点蚀坑缺陷的理想齿轮有限元分析
5.3.2 利用赫兹理论近似求解接触应力
5.4 含点蚀坑缺陷的齿轮动态接触分析
5.4.1 齿顶、齿根和节圆处含点蚀坑缺陷齿轮动态接触分析
5.4.2 节圆处点蚀距轮齿边缘不同距离时齿轮动态接触分析
5.5 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]有孔锥—柱管桩应力集中系数数值分析[J]. 杨康,雷金波,柳俊,廖幼孙. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2016(03)
[2]浅谈齿轮箱的失效和原因[J]. 兰彦军. 民营科技. 2015(01)
[3]油气管道体积型腐蚀缺陷有限元分析[J]. 杨辉,汤怡,陈健,王富祥,王婷,雷铮强,周利剑. 油气储运. 2015(01)
[4]基于损伤力学预估点蚀疲劳寿命有限元法[J]. 苟义龙,殷之平,黄其青. 航空工程进展. 2014(02)
[5]飞机地板梁点蚀对安全系数和应力集中的影响[J]. 祝世兴,梁媛媛. 腐蚀与防护. 2014(05)
[6]海水温度和浓缩度对316L不锈钢点蚀性能的影响[J]. 辛森森,李谋成,沈嘉年. 金属学报. 2014(03)
[7]304不锈钢在3.5%NaCl溶液中的点蚀动力学及机理[J]. 杜楠,田文明,赵晴,陈四兵. 金属学报. 2012(07)
[8]304不锈钢点蚀的电化学噪声特征[J]. 李季,赵林,李博文,郑丽群,韩恩厚. 中国腐蚀与防护学报. 2012(03)
[9]盐雾环境下高强度铝合金的点蚀行为[J]. 崔继红,蔡建平,贾成厂. 中国腐蚀与防护学报. 2010(03)
[10]20CrMnTi渗碳齿轮钢中Ti(C,N)的粗化行为[J]. 王广连,朱荣,申景霞,亓海全,张利平,李智峥. 北京科技大学学报. 2009(S1)
博士论文
[1]腐蚀疲劳点蚀演化与裂纹扩展机理研究[D]. 黄小光.上海交通大学 2013
[2]20CrMnTi钢成分优化对组织及接触疲劳寿命的影响研究[D]. 亓海全.昆明理工大学 2010
[3]飞机结构的腐蚀损伤及其对寿命的影响[D]. 张有宏.西北工业大学 2007
[4]深基坑开挖与支护的模型试验与ANSYS分析研究[D]. 俞晓.武汉理工大学 2005
硕士论文
[1]腐蚀环境下桥梁拉索疲劳可靠性研究[D]. 于杰.东南大学 2016
[2]考虑腐蚀损伤的焊接构件疲劳寿命评估方法研究[D]. 王礼东.大连理工大学 2015
[3]随机分布多孔板拉伸极限强度的蒙特卡洛有限元分析[D]. 谭啸.华中科技大学 2015
[4]中下承拱桥的吊杆锈蚀损伤研究[D]. 潘骁宇.浙江大学 2015
[5]双相不锈钢裂纹萌生及扩展的有限元模拟[D]. 王富广.西安工业大学 2014
[6]基于有限元法的腐蚀管道剩余强度研究[D]. 韩军.东北石油大学 2013
[7]高速强制连续约束型航空离合器接触特性及疲劳寿命分析[D]. 杨兵.中南大学 2011
本文编号：2934473
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/2934473.html
