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汽车轮毂轴承淬火残余应力的建模与仿真
| 论文题名： | 汽车轮毂轴承淬火残余应力的建模与仿真 |
| 关键词： | 汽车轮毂轴承;淬火残余应力;淬火冷却;数值模拟;组织转变;轴承淬火;冷却过程;温度变化;模拟与试验研究;轴承外圈;应力分布;试验结果;淬火热处理;用户子程序;相变潜热;淬火过程;组织场;轴承钢;深冷;内部残余应力 |
| 摘要： | 汽车轮毂轴承是汽车最重要的部件之一，其强度和疲劳寿命与轴承热处理工艺密切相关。轴承钢进行淬火热处理时，由于工件内部温度变化不均匀以及组织转变时的体积膨胀，必然会产生残余应力。本文对汽车轮毂轴承淬火过程进行了数值模拟与试验研究，求解出轮毂轴承淬火冷却过程中的温度变化，组织转变和淬火后的残余应力分布。 1.根据热处理导热微分方程以及材料性能参数随温度的变化，建立了汽车轮毂轴承外圈的淬火传热分析模型，模拟了轴承外圈淬火冷却过程中的温度变化。考虑了相变潜热的计算与处理方法，把相变潜热作为每个有限单元的内热源进行处理，并编写用户子程序进行迭代求解，提高了温度场的计算精度，同时也为研究组织场和应力场打下了基础。 2.根据轴承钢GCr15的TTT曲线，借助于Scheil相加性原理，建立了组织场模型。在ABAQUS软件平台上，编写用户子程序模拟了淬火冷却过程中的组织转变情况。对淬火冷却完毕后组织中的残余奥氏体含量进行了试验测量，把模拟值和试验结果进行比较，发现模拟值和试验结果比较吻合。 3.根据热弹塑性应力应变理论，建立淬火残余应力的数学模型，借助ABAOUS软件，研究了淬火过程的热应力和相变应力。采用顺序耦合的方式，模拟了淬火冷却后轴承外圈的残余应力分布状况。模拟残余应力时根据试验结果对仿真模型进行修改，使模拟结果更准确可靠。试验研究了深冷处理对轴承零件中组织转变和应力分布的影响，发现合理的深冷温度或深冷保温时间可以大幅度减小工件内部残余应力。 本文通过对轮毂轴承淬火冷却进行数值模拟及试验研究，分析了轴承淬火冷却过程中温度、组织及应力变化，为实际生产提供了帮助，也为淬火热处理的数字化和智能化做了铺垫。 |
| 作者： | 罗利强 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 王秋成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江工业大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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