| 【中文题名】 | 涂层滚动轴承应力分析 |
| 【英文题名】 | Stress Analysis of the Coating Rolling Bearing |
| 【学科专业】 | 机械制造及自动化 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-6 |
| 【中关键词】 | 接触应力,有限单元法,单元生死,瞬态热分析,赫兹接触理论,壳层技术 |
| 【英关键词】 | Contact Stress,Finite Element Method,Element Birth and Death Transient Thermal Analysis,Hertz Contact the Theory,Shell Technology, |
| 【分类导航】 | 工业技术>金属学与金属工艺>金属学与热处理>金属腐蚀与保护、金属表面处理>腐蚀的控制与防护>金属表面防护技术 |
| 【论文摘要】 |
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。 |
| 【论文题纲】 |
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提要 |
4-7 |
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第一章 绪论 |
7-14 |
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1.1 引言 |
7-10 |
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1.1.1 等离子喷涂技术 |
7 |
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1.1.2 喷涂层的结合方式及影响因素 |
7-9 |
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1.1.3 喷涂技术应用领域 |
9-10 |
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1.2 课题背景及其意义 |
10-13 |
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1.3 本文的工作 |
13-14 |
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1.3.1 涂层制备残余热应力分析 |
13 |
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1.3.2 涂层工作接触应力分析 |
13-14 |
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第二章 有限元法及 ANSYS 软件概述 |
14-25 |
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2.1 有限元法概述 |
14-22 |
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2.1.1 有限元单元分析基本步骤 |
14-15 |
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2.1.2 有限单元法的特点 |
15 |
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2.1.3 有限单元法在热应力分析中的应用 |
15-18 |
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2.1.4 有限单元法在接触分析中的应用 |
18-22 |
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2.2 ANSYS 简介 |
22-25 |
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第三章 涂层材料制备热应力分析 |
25-45 |
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3.1 传热学与热应力基本原理 |
25-30 |
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3.1.1 传热学原理 |
25-27 |
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3.1.2 热力学原理 |
27-29 |
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3.1.3 算例 |
29-30 |
|
3.2 涂层模型的建立 |
30-33 |
|
3.2.1 几何模型的建立 |
30-32 |
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3.2.2 有限元模型的建立 |
32-33 |
|
3.3 模型的验证 |
33-34 |
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3.4 约束条件的确立并进行瞬态求解 |
34-37 |
|
3.5 结果分析 |
37-44 |
|
3.5.1 基体对残余力的影响 |
37-39 |
|
3.5.2 涂层结构对残余应力的影响 |
39-41 |
|
3.5.3 冷却条件对残余应力影响 |
41-42 |
|
3.5.4 基体预热温度对残余应力的影响 |
42-44 |
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3.6 本章小节 |
44-45 |
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第四章 涂层材料接触应力分析 |
45-60 |
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4.1 滚动接触数值分析理论 |
45-49 |
|
4.1.1 赫兹理论 |
45-47 |
|
4.1.2 算例 |
47-49 |
|
4.2 涂层球轴承模型的建立 |
49-51 |
|
4.2.1 几何模型的建立 |
49-50 |
|
4.2.2 有限元模型的建立 |
50-51 |
|
4.3 模型的验证 |
51-52 |
|
4.4 约束条件的确立和接触求解 |
52-53 |
|
4.4.1 接触的基本问题 |
52 |
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4.4.2 接触分析步骤 |
52-53 |
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4.5 结果分析 |
53-58 |
|
4.5.1 涂层厚度对应力的影响 |
53-56 |
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4.5.2 弹性模量对接触应力的影响 |
56-58 |
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4.6 本章小节 |
58-60 |
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第五章 结论与展望 |
60-62 |
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参考文献 |
62-65 |
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摘要 |
65-67 |
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Abstract |
67-70 |
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致谢 |
70-71 |
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导师及作者简介 |
71 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.91512 |
