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履带车辆重要零部件失效分析与寿命预测
| 论文题名： | 履带车辆重要零部件失效分析与寿命预测 |
| 关键词： | 履带车辆;分离环;扭力轴;失效分析;寿命预测;预扭处理;数值模拟 |
| 摘要： | 本文以履带车辆重要零部件中的易损件一主离合器分离环和扭力轴作为对象，使用有限元应力分析方法模拟了扭力轴的预扭过程、预扭后的应力释放过程、及履带车辆行驶时扭力轴的随机扭转过程，得出了三种状态下扭力轴内的应力分布情况，这对于确定扭力轴的薄弱部位、分析其断裂失效机理具有重要的意义，同时这对于使用计算机进行轴体内疲劳寿命分布计算也是必不可少的一环。在对扭力轴进行了有限元应力分析的基础上，结合计算机辅助随机谱疲劳寿命计算的方法预测了某扭力轴在某一随机载荷谱作用下的疲劳寿命，相对于在专用扭转试验机上进行大量的实物实验来确定扭力轴随机疲劳寿命的方法，此法具有重大的经济意义。在此基础上，本文给出了一个估算扭力轴剩余寿命的方法、过程。通过数值模拟扭力轴预扭处理过程，找到了扭力轴预扭处理的临界应变角，并同用各中理论假设得出的解析计算值进行了对比，给出了确定扭力轴最佳预扭角度的新方法，这对于通过预扭处理最大限度地发挥扭力轴材料的承载潜力具有重要意义。最后则通过大量的分析计算，研究了扭力轴表面缺陷的形状尺寸对其疲劳寿命的影响。对于离合器分离环则使用了扫描电镜分析、金相分析、显微硬度分析等方法，研究了其在服役工况下的失效机理并给出了延长其使用寿命的建议。 表面非均匀磨损是分离环常见的失效形式。本文首先利用三维激光测量仪对分离弹子槽的表面非均匀磨损进行了定量测量；然后采用显微分析的手段，结合该分离环的服役工况分析，对分离环工作面的失效机理进行了分析研究。结果表明：分离环弹子槽表面失效的主要原因是冲击式磨粒磨损。在此基础上，本文提出了提高分离环使用寿命的建议措施。 扭力轴是车辆悬挂装置中的主要零件。一般要经过预扭处理，疲劳破坏是其主要失效形式。本文通过数值分析方法，模拟了扭力轴的预扭过程、预扭后的应力释放过程、及其随机扭转过程，探究了预扭工艺提高扭力轴承载能力的机理，并提出了确定最佳预扭应变角的方法。 为进行扭力轴疲劳寿命的预测，本文还论述了对疲劳实验数据进行处理以得到材料S-N曲线的方法；论述了将载荷谱统计数据还原为原始载荷谱的方法。在扭力轴应力分析计算的基础上，结合扭力轴材料45CrNiMoVA的。S-N曲线，使用Fatigue软件，预测了扭力轴在某随机扭转谱载荷，自重静载荷，残余应力三重作用下的疲劳寿命。最后，本文还研究了扭力轴表面缺陷对扭力轴疲劳寿命的影响。 |
| 作者： | 周国峰 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 史耀武;李晓延 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京工业大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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