本文關(guān)鍵詞：淬火硬化層殘余應(yīng)力分布磁記憶檢測(cè)

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【摘要】：軸類部件和齒輪類部件是航空發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)構(gòu)件,不利的殘余應(yīng)力的存在會(huì)導(dǎo)致零件疲勞失效。本論文嘗試?yán)媒饘俅庞洃?metal magnetic memory,MMM)檢測(cè)航空齒輪分析其殘余應(yīng)力分布規(guī)律,為航空發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)關(guān)鍵構(gòu)件表面完整性的檢測(cè)提供依據(jù),最終達(dá)到完善抗疲勞制造技術(shù)目的。本論文基于磁記憶檢測(cè)原理在結(jié)合齒輪構(gòu)件的形貌特征設(shè)計(jì)了一套適合檢測(cè)齒輪構(gòu)件殘余應(yīng)力的磁記憶檢測(cè)裝置。設(shè)計(jì)了兩組20CrMnTi平板試樣,第一組用于測(cè)定平板材料的力學(xué)性能和應(yīng)力集中區(qū)域,第二組做滲碳淬火之后再去測(cè)定其力學(xué)性能和應(yīng)力集中區(qū)域,并與第一組測(cè)量結(jié)果做對(duì)比。分析其應(yīng)力分布規(guī)律及滲碳淬火對(duì)材料力學(xué)性能和殘余應(yīng)力分布規(guī)律的影響,利用ANSYS軟件對(duì)20CrMnTi材料平板模型的殘余應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值模擬仿真,分析了不同載荷下齒輪基體材料中力與磁記憶信號(hào)之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明:齒輪基體材料20CrMnTi平板帶孔試樣無(wú)載荷情況下沒(méi)有應(yīng)力集中現(xiàn)象,當(dāng)不同載荷作用下,應(yīng)力集中區(qū)域位于平板試樣通孔附近,垂直于拉力方向上通孔附近殘余應(yīng)力大,平行于拉力方向上通孔附近殘余應(yīng)力小。當(dāng)載荷剛達(dá)到非均勻塑性變形階段和均勻塑性變形階段開(kāi)始位置時(shí),磁記憶信號(hào)突變顯著。當(dāng)載荷在非均勻塑性變形階段,隨載荷的增大,磁記憶信號(hào)和殘余應(yīng)力在通孔附近急劇突變;當(dāng)載荷位于均勻塑性變形階段時(shí),隨著載荷的增大,殘余應(yīng)力和磁記憶信號(hào)變化梯度較為平穩(wěn)。同一加載力條件下滲碳淬火平板帶孔試樣件磁場(chǎng)法向分量分布較為混亂,但應(yīng)力集中區(qū)域的趨勢(shì)一致,滲碳淬火后在試樣通孔處應(yīng)力集中區(qū)域面積變小,但應(yīng)力集中分布在試樣上非常不均。本文采用磁記憶信號(hào)差值分析判斷檢測(cè)齒輪服役一段時(shí)間后其淬火硬化層殘余應(yīng)力,發(fā)現(xiàn)殘余應(yīng)力集中在齒面的齒線附近以及齒根圓角處,如果齒面一旦出現(xiàn)了齒面磨損就會(huì)在磨損的邊界處集中大量的殘余應(yīng)力。本論文的研究成果為實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)齒輪類部件殘余應(yīng)力集中區(qū)域、航空發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)關(guān)鍵構(gòu)件表面完整性指標(biāo)的檢測(cè)提供參考。
【關(guān)鍵詞】：金屬磁記憶 齒輪 20CrMnTi 殘余應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V263
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 引言8
• 1.2 航空齒輪加工工藝分析及失效分析8-11
• 1.2.1 齒輪加工工藝分析8
• 1.2.2 齒輪傳動(dòng)的失效分析8-11
• 1.3 齒輪殘余應(yīng)力的來(lái)源及利弊11
• 1.4 常用的殘余應(yīng)力檢測(cè)方法比較11-14
• 1.5 殘余應(yīng)力檢測(cè)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.5.1 金屬磁記憶檢測(cè)殘余應(yīng)力國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5.2 齒輪殘余應(yīng)力檢測(cè)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.6 課題研究?jī)?nèi)容16
• 1.7 本章小結(jié)16-17
• 第2章 淬火硬化層殘余應(yīng)力磁記憶檢測(cè)基本原理17-31
• 2.1 磁記憶檢測(cè)原理17-19
• 2.2 鐵磁性材料力-磁效應(yīng)的磁化模型19-30
• 2.2.1 應(yīng)力與地磁場(chǎng)同軸的磁化模型20-24
• 2.2.2 應(yīng)力與地磁場(chǎng)異軸的磁化模型24-27
• 2.2.3 鐵磁性材料力-磁效應(yīng)的微觀模型27-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 第3章 磁記憶檢測(cè)殘余應(yīng)力的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)31-41
• 3.1 硬件設(shè)計(jì)的要求和指標(biāo)31
• 3.2 硬件設(shè)計(jì)31-36
• 3.2.1 硬件設(shè)計(jì)思路31-32
• 3.2.2 磁記憶硬件電路設(shè)計(jì)32-35
• 3.2.3 硬件電路中的理論分析計(jì)算35-36
• 3.2.4 硬件設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)分析36
• 3.3 磁記憶信號(hào)提取36-37
• 3.4 系統(tǒng)標(biāo)定37-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 齒輪基體材料殘余應(yīng)力磁記憶檢測(cè)41-65
• 4.1 材料及試樣41-43
• 4.2 試驗(yàn)設(shè)備43-44
• 4.3 消除內(nèi)應(yīng)力44-45
• 4.4 材料拉伸性能測(cè)量45-46
• 4.5 齒輪基體材料中力與磁記憶信號(hào)46-49
• 4.5.1 未加載47-48
• 4.5.2 不同載荷下基體材料中力與磁記憶信號(hào)關(guān)系48-49
• 4.6 有限元仿真不同載荷下齒輪基體材料殘余應(yīng)力49-63
• 4.6.1 20CrMnTi平板模型有限元仿真殘余應(yīng)力分析49-50
• 4.6.2 ANSYS仿真結(jié)果分析50-53
• 4.6.3 有限元仿真結(jié)果與實(shí)際檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析53-63
• 4.7 本章小結(jié)63-65
• 第5章 平板滲碳淬火件拉伸磁場(chǎng)測(cè)量65-75
• 5.1 平板滲碳淬火件的制備65-67
• 5.1.1 滲碳工藝65-66
• 5.1.2 淬火工藝66-67
• 5.1.3 變形矯正工藝67
• 5.2 滲碳淬火對(duì)殘余應(yīng)力造成的影響及消除67-68
• 5.3 平板滲碳淬火件拉伸性能測(cè)量68
• 5.4 平板滲碳淬火件中力與磁記憶信號(hào)68-71
• 5.4.1 未加載68-69
• 5.4.2 不同載荷下平板滲碳淬火材料中力與磁記憶信號(hào)關(guān)系69-71
• 5.5 斷口分析71-72
• 5.6 金相分析72-73
• 5.7 本章小結(jié)73-75
• 第6章 航空齒輪殘余應(yīng)力磁記憶檢測(cè)75-81
• 6.1 常規(guī)航空齒輪殘余應(yīng)力磁記憶檢測(cè)75-77
• 6.2 齒面磨損的航空齒輪殘余應(yīng)力磁記憶檢測(cè)77-80
• 6.3 本章小結(jié)80-81
• 第7章 結(jié)論與展望81-84
• 7.1 結(jié)論81-82
• 7.2 展望82-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明87-88
• 致謝88-89
• 附錄A89-98

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