20Cr2Ni4A是優(yōu)質(zhì)合金鋼,強(qiáng)度高,韌性及淬透性好,且具有表面硬化耐磨性高、滲碳淬火后韌性好等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于大型機(jī)械設(shè)備重載齒輪的設(shè)計(jì)制造中。重載齒輪是大型機(jī)械裝置(推土機(jī)、挖掘機(jī)、裝甲車等)傳動系統(tǒng)的核心部件,其主要功能是以指定的速度比傳遞運(yùn)動和扭矩。在實(shí)際工程應(yīng)用中,由于大負(fù)載,強(qiáng)應(yīng)變和長周期的影響,重型齒輪經(jīng)常引起各種問題。其中,疲勞造成的斷裂失效占整個結(jié)構(gòu)失效的80%以上,因此疲勞問題成為制約其安全應(yīng)用的瓶頸。所以,在機(jī)械設(shè)計(jì)中,必須首先清楚材料的疲勞性能。長期以來,傳統(tǒng)疲勞實(shí)驗(yàn)方法在確定材料疲勞性能參數(shù)方面發(fā)揮了重大的作用。但是,傳統(tǒng)方法實(shí)驗(yàn)周期長、耗費(fèi)高、效率低的缺點(diǎn)制約了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中經(jīng)濟(jì)效益的提高,材料的疲勞性能并非容易獲得。所以,亟需發(fā)展新的疲勞評估方法以滿足現(xiàn)代化設(shè)計(jì)的高要求。疲勞過程試驗(yàn)機(jī)對試樣做的機(jī)械功,產(chǎn)生的能量耗散宏觀反映為材料表面非均勻溫度場的變化。紅外熱成像技術(shù)作為一種實(shí)時、非接觸、全場和無損的測溫手段能夠?qū)崟r地監(jiān)測不透明材料表面溫度信號的變化規(guī)律,為疲勞研究提供了新的方法。本文基于紅外熱像法和能量耗散理論,研究材料在疲勞循環(huán)加載過程中表面的溫...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 疲勞設(shè)計(jì)研究概述
        1.2.1 疲勞壽命理論發(fā)展歷程
        1.2.2 機(jī)械零件抗疲勞設(shè)計(jì)方法
        1.2.3 機(jī)械零件疲勞壽命預(yù)測常用理論
    1.3 紅外熱像法快速預(yù)測疲勞極限
        1.3.1 紅外熱像法能量耗散原理
        1.3.2 紅外熱像法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本課題主要研究內(nèi)容
第2章 疲勞行為中的能量耗散及能量平衡理論
    2.1 引言
    2.2 熱力學(xué)理論基礎(chǔ)
    2.3 疲勞產(chǎn)熱機(jī)理
        2.3.1 材料的粘彈性行為
        2.3.2 材料的塑性變形
    2.4 紅外熱像法快速預(yù)測材料疲勞極限理論模型
        2.4.1 以穩(wěn)定溫升值為參數(shù)的疲勞極限快速預(yù)測
        2.4.2 以初始溫升速率為參數(shù)的疲勞極限快速預(yù)測
    2.5 紅外測溫?cái)?shù)據(jù)處理及擬合方法
        2.5.1 Risitano法(單線法)
        2.5.2 Luong法(雙線法)
        2.5.3 Crupi法
    2.6 本章小結(jié)
第3章 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法
    3.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備
        3.1.1 試驗(yàn)材料
        3.1.2 試驗(yàn)設(shè)備
    3.2 試驗(yàn)方法
        3.2.1 靜載拉伸試驗(yàn)
        3.2.2 拉伸疲勞試驗(yàn)
    3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法
第4章 紅外熱像法表征20Cr2Ni4A材料靜載拉伸行為
    4.1 引言
    4.2 凈化前20Cr2Ni4A材料靜載拉伸性能
        4.2.1 凈化前材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線及斷口形貌
        4.2.2 凈化前材料靜載拉伸同步溫升變化曲線
    4.3 凈化后20Cr2Ni4A材料靜載拉伸性能
        4.3.1 凈化后材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線及斷口形貌
        4.3.2 凈化后材料靜載拉伸同步溫升變化曲線
    4.4 20Cr2Ni4A試樣遲滯回線
    4.5 本章小結(jié)
第5章 齒輪鋼材料疲勞極限快速預(yù)測研究
    5.1 引言
    5.2 滲碳熱處理20Cr2Ni4A對稱應(yīng)力S-N曲線及斷口形貌
        5.2.1 試驗(yàn)方法
        5.2.2 對稱應(yīng)力S-N曲線及斷口形貌
    5.3 滲碳熱處理20Cr2Ni4A非對稱應(yīng)力S-N曲線及斷口形貌
    5.4 對稱應(yīng)力狀態(tài)下(R=-1)預(yù)測精度分析
    5.5 非對稱應(yīng)力狀態(tài)下(R=0.5)預(yù)測精度分析
    5.6 非對稱應(yīng)力狀態(tài)下(σm=700MPa)預(yù)測精度分析
    5.7 提高紅外熱像法快速預(yù)測疲勞極限可靠性的方法
    5.8 本章小結(jié)
第6章 基于紅外熱像法預(yù)測齒輪零件疲勞極限
    6.1 引言
    6.2 齒輪在服役過程中受力狀態(tài)分析
    6.3 紅外熱像法預(yù)測超高周彎曲疲勞極限
    6.4 基于應(yīng)變增量的疲勞極限快速預(yù)測研究
        6.4.1 理論模型與試驗(yàn)方法
        6.4.2 對稱應(yīng)力狀態(tài)下應(yīng)變增量法快速預(yù)測疲勞極限
        6.4.3 非對稱應(yīng)力狀態(tài)下應(yīng)變增量法快速預(yù)測疲勞極限
    6.5 紅外熱像法預(yù)測齒輪零件疲勞極限可行性分析
    6.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3820789