超硬涂層軸承在噴涂過程中殘留的熱應(yīng)力和使用中產(chǎn)生的接觸應(yīng)力經(jīng)常在涂層/基體分界面上萌生裂紋。本文在理論分析的基礎(chǔ)上,利用ANSYS軟件對涂層/基體進行了力學分析,為分析涂層軸承在制備和使用過程中的性能和破壞機理等提供理論依據(jù)。對涂層軸承在制備過程中的產(chǎn)生的熱應(yīng)力和工作條件下的接觸應(yīng)力場進行了數(shù)值模擬,通過比較有限元解與經(jīng)典理論解驗證了有限元模型的可信度。在瞬態(tài)傳熱學理論基礎(chǔ)上,采用單元生死技術(shù)對涂層/基體熱應(yīng)力進行瞬態(tài)熱分析。結(jié)果表明:較小的線膨脹系數(shù)和對流系數(shù)、合適的梯度涂層和基體預熱溫度,可使涂層的殘余應(yīng)力極其突變幅度達到最小。利用赫茲(Hertz)接觸理論,采用殼層技術(shù)分析了不同情況下的應(yīng)力分布狀態(tài),得出隨著基體與涂層厚度比的減小或基體彈性模量的增加,涂層/基體結(jié)合面剪切應(yīng)力和等效應(yīng)力值呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢。 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

基體和涂層幾何模型

溫度GPaW/(m·K)10m/℃比J/(㎏·K)25℃ 110 2.4 11.9 0.27 473 C°400 97 2.9 18.7 0.27 595 800℃ 80 4.2 35 0.27 846 e)ZrO2層物理和機械性能項目溫度彈性模量GPa導熱系數(shù)W/(m2·K)線脹系數(shù)10-6m/℃泊松比比熱J/(㎏·K)25℃ 53 1.5 7.2 0.25 500 400℃ 52 1.2 9.4 0.25 576 800℃ 46 1.2 12 0.25 637 考慮到圓棒的對稱性，將空間問題轉(zhuǎn)化為平面軸對稱問題.在 ANSYS理器中直接建立基體、打底層和各個涂層幾何模型(開始并未噴涂上的各層同樣需要建立)。又由于圓棒外表面所受到的載荷一致，因此，只需建心軸線到涂層外表面的幾何模型，如圖 3-1 所示。

體三的彈性模量分別在 1Cr13 彈性模量材料 NiCrAlY 材料彈性模量為 1.64×基體從開始空冷到冷卻結(jié)束的整個過程可以看出，最大殘余應(yīng)力均出現(xiàn)在基體，由于材料物理性質(zhì)的差異，存在應(yīng)力b）E=2.43×105MPa

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Hertz接觸理論的涂層界面應(yīng)力分析[J]. 樓小玲,鮑雨梅,柴國鐘,郝偉娜,蔣明安.  浙江工業(yè)大學學報. 2006(05)
[2]超硬涂層材料滾動接觸應(yīng)力場數(shù)值模擬[J]. 楊育林,賈志寧,齊效文.  中國表面工程. 2004(05)
[3]帶有硬涂層的球軸承應(yīng)力場分析[J]. 鄢建輝,汪久根.  軸承. 2004(09)
[4]等離子沉積ZrO2-Y2O3陶瓷涂層與基體結(jié)合力的研究[J]. 孟琳,李凡,于維平.  材料保護. 2002(11)
[5]熱噴涂構(gòu)件中殘余應(yīng)力的理論分析[J]. 黃晨光,段祝平,吳承康.  工程力學. 2002(04)
[6]不同材料涂層/基體界面應(yīng)力的有限元評價[J]. 張顯程,鞏建鳴,涂善東,陳建鈞.  南京工業(yè)大學學報(自然科學版). 2002(04)
[7]涂層基體條件對梯度涂層殘余應(yīng)力影響研究[J]. 馬壯,王全勝,王富恥,呂廣庶.  材料工程. 2002(04)
[8]陶瓷/金屬梯度材料瞬態(tài)傳熱的有限差分分析[J]. 朱宗柏,曾憲友,肖金生.  武漢理工大學學報. 2001(06)



本文編號：2907037