本文關(guān)鍵詞：基于隨機(jī)有限元仿真的一次性機(jī)械零件疲勞彈性失效研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：一次性機(jī)械零件特指從投入使用到報(bào)廢經(jīng)歷時(shí)間相對(duì)較短的一類機(jī)械產(chǎn)品,在航空和軍事行業(yè)應(yīng)用較多。相對(duì)常規(guī)機(jī)械零件,一次性機(jī)械零件除了使用時(shí)間短,承受的近屈服低周疲勞載荷和變形方式也與傳統(tǒng)機(jī)械的高周疲勞方式不同。本文使用疲勞彈性失效概念來(lái)衡量這一變形過(guò)程,使用疲勞彈性失效壽命來(lái)衡量這類產(chǎn)品的使用壽命,以0.2%殘余變形量為限提出了疲勞彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。同時(shí)基于蒙特卡洛方法建立了隨機(jī)有限元模型用于疲勞彈性失效過(guò)程的仿真分析,并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,為一次性機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和校核提出了一種新的思路和方向。首先,本文從理論層面出發(fā),深入研究了一次性機(jī)械零件的疲勞彈性失效機(jī)理,確定了該近屈服低周疲勞過(guò)程為混合強(qiáng)化與損傷累積的耦合過(guò)程,由彈塑性力學(xué)和損傷力學(xué)理論為基礎(chǔ)建立了該過(guò)程的增量應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)模型,為仿真過(guò)程的研究提出了理論指導(dǎo)。其次,采用背散射電子衍射實(shí)驗(yàn)等材料實(shí)驗(yàn),通過(guò)matlab數(shù)據(jù)擬合確立了金屬材料微觀層面力學(xué)性能的高斯分布形式,以該分布為基礎(chǔ),導(dǎo)入matlab和Python語(yǔ)言混合編程方式建立的隨機(jī)有限元模型對(duì)疲勞彈性失效過(guò)程進(jìn)行了仿真分析,確定了影響疲勞彈性失效壽命的多個(gè)控制因素,并按照一次性機(jī)械零件的載荷作用特點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列低周疲勞試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果符合仿真結(jié)果,說(shuō)明了隨機(jī)有限元仿真模型的合理性。最后,根據(jù)一次性機(jī)械理念和疲勞彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行了一次性機(jī)械零件的設(shè)計(jì)實(shí)踐。按照某廠家給定的設(shè)計(jì)指標(biāo),設(shè)計(jì)了一次性用行星滾柱絲杠,通過(guò)與按常規(guī)設(shè)計(jì)方法得到的普通行星滾柱絲杠進(jìn)行的參數(shù)對(duì)比,證實(shí)一次性用行星滾柱絲杠在設(shè)計(jì)尺寸、承受載荷和使用壽命方面更加符合原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用要求,對(duì)比說(shuō)明了在符合一次性機(jī)械零件使用特點(diǎn)的場(chǎng)合按疲勞彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的一次性機(jī)械零件具有的優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：一次性機(jī)械 疲勞彈性失效 隨機(jī)有限元 低周疲勞實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH114
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 一次性機(jī)械零件的概念及研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 一次性機(jī)械零件的疲勞彈性失效過(guò)程12-16
• 1.3.1 疲勞彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的提出12-13
• 1.3.2 疲勞彈性失效過(guò)程的彈塑性變形理論13-14
• 1.3.3 適用于疲勞彈性失效過(guò)程的隨機(jī)有限元仿真14-16
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 基于疲勞彈性失效的隨機(jī)有限元仿真模型的建立17-32
• 2.1 引言17
• 2.2 疲勞彈性失效過(guò)程中彈塑性變形及損傷耦合理論研究17-23
• 2.2.1 應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)模型17-21
• 2.2.2 損傷累積準(zhǔn)則21-23
• 2.2.3 應(yīng)變及損傷耦合分析23
• 2.3 隨機(jī)有限元仿真模型的算法流程23-28
• 2.3.1 使用泰森多邊形表征材料微觀結(jié)構(gòu)23-26
• 2.3.2 使用高斯分布表征材料微觀力學(xué)性能分布26-27
• 2.3.3 載荷的施加和周期性邊界條件的建立27-28
• 2.4 隨機(jī)有限元仿真模型的控制參數(shù)研究28-31
• 2.4.1 常規(guī)拉伸試驗(yàn)的仿真28-30
• 2.4.2 晶粒大小對(duì)材料力學(xué)性能仿真的影響30
• 2.4.3 晶粒圖譜對(duì)材料力學(xué)性能仿真的影響30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 基于隨機(jī)有限元仿真模型的疲勞彈性失效仿真分析及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證32-51
• 3.1 引言32
• 3.2 確定仿真參數(shù)的納米壓痕實(shí)驗(yàn)及背散射衍射實(shí)驗(yàn)32-37
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試樣的制備32-33
• 3.2.2 顯微觀測(cè)及納米壓痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果33-34
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)后期數(shù)據(jù)處理34-37
• 3.3 零件疲勞彈性失效過(guò)程隨機(jī)有限元仿真分析37-40
• 3.3.1 常規(guī)拉壓循環(huán)試驗(yàn)的仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比37-38
• 3.3.2 峰值應(yīng)力對(duì)拉壓仿真曲線的影響38-39
• 3.3.3 應(yīng)力比對(duì)拉壓仿真曲線的影響39
• 3.3.4 晶粒譜分布對(duì)拉壓仿真曲線的影響39-40
• 3.4 循環(huán)軟化材料的應(yīng)力控制低周疲勞實(shí)驗(yàn)40-47
• 3.4.1 40Cr和鈦合金TC4實(shí)驗(yàn)試樣的制備41-42
• 3.4.2 低周疲勞試驗(yàn)方案42-43
• 3.4.3 試驗(yàn)結(jié)果與仿真數(shù)據(jù)對(duì)比分析43-47
• 3.5 循環(huán)硬化材料的應(yīng)力控制低周疲勞實(shí)驗(yàn)47-50
• 3.5.1 不銹鋼304實(shí)驗(yàn)試樣的制備47-48
• 3.5.2 低周疲勞試驗(yàn)方案48
• 3.5.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析48-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第4章 疲勞彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則在一次性用行星滾柱絲杠設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用51-60
• 4.1 引言51
• 4.2 行星滾柱絲杠的設(shè)計(jì)要求與常規(guī)設(shè)計(jì)結(jié)果51-55
• 4.2.1 行星滾柱絲杠的設(shè)計(jì)和使用要求51-52
• 4.2.2 行星滾柱絲杠的結(jié)構(gòu)方案52-53
• 4.2.3 行星滾柱絲杠的常規(guī)靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度校核53-55
• 4.3 基于一次性機(jī)械理念和疲勞彈性失效的行星滾柱絲杠設(shè)計(jì)55-58
• 4.3.1 允許疲勞彈性失效壽命范圍內(nèi)行星滾柱絲杠參數(shù)設(shè)計(jì)55-56
• 4.3.2 外螺母、滾柱與絲杠接觸應(yīng)力有限元分析56-58
• 4.4 一次性用行星滾柱絲杠設(shè)計(jì)結(jié)果與對(duì)比分析58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文65-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 叢敏;一次性多用途炮射無(wú)人機(jī)[J];飛航導(dǎo)彈;2002年06期

2 劉宇杰;康國(guó)政;高慶;李釗;;循環(huán)軟化材料單軸時(shí)相關(guān)循環(huán)變形行為的實(shí)驗(yàn)研究[J];工程力學(xué);2008年03期

3 梁立孚,劉石泉;一般加載規(guī)律的彈塑性本構(gòu)關(guān)系[J];固體力學(xué)學(xué)報(bào);2001年04期

4 董杰;陳學(xué)東;范志超;江慧豐;姜恒;陸守香;;高溫316L鋼非線性疲勞蠕變損傷演化模型及其應(yīng)用[J];機(jī)械強(qiáng)度;2011年04期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 焦文文;基于周期性邊界條件的顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料棘輪行為的數(shù)值模擬[D];西南交通大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：376895