本文關(guān)鍵詞：風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承細(xì)觀微結(jié)構(gòu)力學(xué)分析與ABAQUS二次開(kāi)發(fā)

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【摘要】：風(fēng)能是一種安全、清潔、無(wú)污染的綠色能源,發(fā)展風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)己成為節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的重要策略之一。我國(guó)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)雖然發(fā)展非常快,但是對(duì)于偏航、變槳軸承等關(guān)鍵部件主要依賴從國(guó)外進(jìn)口,與一些國(guó)外技術(shù)先進(jìn)的軸承制造公司相比,在承載能力、壽命與可靠性、材料處理等方面仍有較大的差距。轉(zhuǎn)盤(pán)軸承廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航和變槳系統(tǒng),是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵傳動(dòng)部件之一,也是風(fēng)電機(jī)組易損部件之一。本文以風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承為研究對(duì)象,應(yīng)用晶體塑性理論來(lái)開(kāi)展軸承的細(xì)觀微結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析和疲勞微裂紋的研究,為風(fēng)電軸承的疲勞破壞的研究提供參考。首先,利用Materials Studio軟件計(jì)算出軸承鋼42CrMo的21個(gè)各向異性彈性常數(shù)。根據(jù)晶體塑性理論自定義新的本構(gòu)模型,利用Fortran編程語(yǔ)言編寫(xiě)本構(gòu)關(guān)系,并與ABAQUS材料本構(gòu)子程序UMAT相結(jié)合,進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。為了獲得更準(zhǔn)確的模擬結(jié)果,優(yōu)化模型對(duì)晶體晶界網(wǎng)格細(xì)化,得出細(xì)化后Mises應(yīng)力最大值比細(xì)化前更小,應(yīng)力集中現(xiàn)象有所緩解。然后,先對(duì)疲勞微裂紋的定義與分類以及疲勞微裂紋的萌生與擴(kuò)展進(jìn)行了論述,確定套圈滾道上疲勞微裂紋發(fā)生位置以及誘發(fā)微裂紋產(chǎn)生的原因。在細(xì)觀尺度上,利用Voronoi法建立單晶集合體有限元模型,研究軸承材料微結(jié)構(gòu)的形變力學(xué)特征,通過(guò)結(jié)果分析出細(xì)觀組織結(jié)構(gòu)對(duì)微裂紋擴(kuò)展速率及擴(kuò)展路徑的影響。
【關(guān)鍵詞】：轉(zhuǎn)盤(pán)軸承 微裂紋 晶體塑性理論 ABAQUS 本構(gòu)模型 二次開(kāi)發(fā)
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM315;TH133.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題背景及研究意義10
• 1.2 風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承簡(jiǎn)述10-12
• 1.3 風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承力學(xué)性能研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承疲勞壽命研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 晶體塑性理論研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 晶體塑性變形基本理論19-29
• 2.1 晶體塑性基本理論19-20
• 2.1.1 材料的晶體結(jié)構(gòu)19
• 2.1.2 材料的晶胞19-20
• 2.1.3 晶面指數(shù)和晶向指數(shù)20
• 2.2 晶體塑性理論20-25
• 2.2.1 晶體變形幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)理論20-22
• 2.2.2 晶體彈性本構(gòu)定律22-23
• 2.2.3 率相關(guān)晶體材料的硬化公式23-25
• 2.3 算法基本理論25-27
• 2.3.1 切線系數(shù)法25-26
• 2.3.2 增量公式26-27
• 2.3.3 求解滑移系增量27
• 2.3.4 求解非線性增量27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第3章 單晶集合體有限元模型的建立29-40
• 3.1 各向異性彈性常數(shù)微觀模擬29-35
• 3.1.1 第一性原理29-30
• 3.1.2 軸承材料的選用30-31
• 3.1.3 晶體模型的創(chuàng)建31-33
• 3.1.4 各異性彈性常數(shù)計(jì)算33-35
• 3.2 Voronoi法35-36
• 3.2.1 Voronoi法基本概念35-36
• 3.2.2 Voronoi圖的實(shí)現(xiàn)36
• 3.3 單晶集合體模型的建立36-39
• 3.3.1 幾何模型的建立36-38
• 3.3.2 網(wǎng)格劃分38-39
• 3.4 三維單晶集合體的建立39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 ABAQUS用戶材料子程序UMAT二次開(kāi)發(fā)40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 UMAT子程序40-45
• 4.2.1 UMAT子程序簡(jiǎn)介40-41
• 4.2.2 UMAT子程序與子程序函數(shù)41-42
• 4.2.3 UMAT子程序和主程序的結(jié)合42-45
• 4.3 UMAT參數(shù)定義及調(diào)用45-47
• 4.3.1 UMAT子程序參數(shù)定義45-46
• 4.3.2 UMAT子程序調(diào)用46-47
• 4.4 晶體模型有限元模擬分析47-48
• 4.5 晶體模型優(yōu)化計(jì)算48-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 第5章 基于細(xì)觀微結(jié)構(gòu)的微裂紋擴(kuò)展分析51-64
• 5.1 引言51
• 5.2 疲勞微裂紋的形成51-54
• 5.2.1 疲勞微裂紋的定義與分類51-52
• 5.2.2 疲勞微裂紋的萌生52-54
• 5.2.3 疲勞微裂紋的擴(kuò)展54
• 5.3 滾動(dòng)接觸疲勞實(shí)驗(yàn)54-59
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>54-55
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備55-57
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程57
• 5.3.4 組織分析57-58
• 5.3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析58-59
• 5.4 微裂紋擴(kuò)展模擬59-61
• 5.4.1 創(chuàng)建裂紋59-60
• 5.4.2 定義輸出變量和加載條件60-61
• 5.5 有限元分析結(jié)果61-63
• 5.6 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70

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本文編號(hào)：565761