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《芯輥疲勞全壽命和裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要環(huán)件軋制是一種優(yōu)質(zhì)高效的先進(jìn)生產(chǎn)制造技術(shù)，具有生產(chǎn)成本和設(shè)備要求低、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、節(jié)能節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，常用于生產(chǎn)軸承環(huán)、齒輪環(huán)等無(wú)縫環(huán)形零件，在許多工業(yè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。芯輥因作為環(huán)件成形模具零件，受大的交變載荷、摩擦、擠壓等共同作用，極易疲勞破壞，是中小型軸承環(huán)及其他金屬環(huán)件輾擴(kuò)生產(chǎn)工藝中最頻繁、最常見(jiàn)的失效零件，約占全部失效的50％一90％。冷軋芯輥壽命的長(zhǎng)短也直接關(guān)系著生產(chǎn)效率和成本。本文針對(duì)冷輾擴(kuò)芯輥的疲勞破壞現(xiàn)象，分別研究了芯輥疲勞破壞基于S．N曲線和Miner線性累積準(zhǔn)則的S．N曲線方法以及基于Paris裂紋擴(kuò)展法則的線彈性斷裂力學(xué)方法。這兩種方法
2、能夠有效地解決芯輥疲勞總壽命及其裂紋擴(kuò)展的計(jì)算模擬問(wèn)題。結(jié)合環(huán)件軋制工藝，對(duì)軋制過(guò)程中芯輥進(jìn)行力學(xué)分析，建立了芯輥有限元模型，運(yùn)用MSC．Nastran／Patran對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)分析，得到芯輥表面的應(yīng)力狀態(tài)和危險(xiǎn)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)圓角過(guò)渡處結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，改善了表面應(yīng)力分布狀態(tài)。在有限元分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用MSC．Fatigue對(duì)芯輥進(jìn)行全壽命模擬，建立了W6M05Cr4V2鋼的通用S．N曲線，比較了優(yōu)化前后芯輥的壽命結(jié)果以及最小壽命位置，分析了載荷比例因子、機(jī)加工方式、表面處理方法以及材料的力學(xué)性能對(duì)芯輥疲勞壽命的影響關(guān)系。指出了模擬結(jié)果和真實(shí)狀況之間的誤差及其來(lái)源?；诰€彈性斷裂力學(xué)的基本理
3、論，探討了芯輥疲勞裂紋擴(kuò)展階段壽命的估算方法，運(yùn)用MSC．Fatigue疲勞分析軟件對(duì)芯輥進(jìn)行裂紋擴(kuò)展分析。建立了W6M05Cr4V2鋼的da／dN曲線和芯輥疲勞裂紋的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖形以及柔性函數(shù)曲線，得到了裂紋擴(kuò)展臨界尺寸、擴(kuò)展階段的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)和擴(kuò)展速率，以及裂紋長(zhǎng)度與循環(huán)次數(shù)關(guān)系曲線。通過(guò)設(shè)定材料不同的力學(xué)性能進(jìn)行裂紋擴(kuò)展分析，得到了抗拉極限強(qiáng)度和彈性模量對(duì)裂紋擴(kuò)展速率的影響關(guān)系曲線。并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，給出了兩種芯輥表面疲勞裂紋監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)方法。關(guān)鍵詞：冷輾擴(kuò)芯輥，疲勞分析，有限元模擬，MSC．Nastran／Patran，MSC．Fatigue武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractRin
4、grollingisolleoftheadvancedandhighlyefficientmanufacturingtechnologieswhichhavemanycharacteristicssuchaslowcost,savingformingforce，highqualityofproduct．improvingproductivity,andincreasingutilizationratioofenergyandmaterial．Generallyitisusedtoproduceseamlessring，forexamplebearingring,gearringandSOon．
5、ThetechnologyofRingRollingisemployedbroadlyinmanyindustrialdomains．AsamouldofRingrolling,coldring-rollingmandrelwhichsubjectedtoalternatingload，frictionandpressingispronetofatiguefailure；itisalsooneofthemostfrequentandcommonestinactivationpartsinmonotypebearingringandotherRingrollingprocess．Itsoccup
6、ationrationisabout50％-90％inallinactivationstyles．Theservicelifeofcoldring-rollingmandrelhasadirectinfluenceontheefficiencyandthecostofproducts．Ontheviewoffatiguefailurephcnomenonofthecoldring—rollingmandrel，S—NcurveapproachwhichisbasedonS—NCurvesandMinerlineraccumulationdandificationlawandlinerelast
7、icfracturemechanicsmethodwhichiSbasedonPariscrackgrowthlawarestudiedinthepaperseparatelytosolveeffectivelytheproblemofcomputernumericalsimulationofcoldring·rollingmandreloffatiguetotallifeandcrackgrow
