本文關(guān)鍵詞：基于數(shù)值模擬的卸料車主軸斷裂與疲勞壽命研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：疲勞失效是機(jī)械工程領(lǐng)域的主要失效形式，許多重大災(zāi)難性事故都是由疲勞失效引起的，這些事故不僅威脅到生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)材料和結(jié)構(gòu)件的疲勞失效進(jìn)行研究具有重大的工程及現(xiàn)實(shí)意義。 疲勞研究的目的有三點(diǎn)，一是定壽，即精確地預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的疲勞壽命；二是延壽，即通過改變結(jié)構(gòu)等措施延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命；三是優(yōu)化疲勞試驗(yàn)，即簡(jiǎn)化疲勞試驗(yàn)或縮短疲勞試驗(yàn)周期。本文以某卸料車主軸為研究對(duì)象，針對(duì)疲勞研究目的中前兩點(diǎn)進(jìn)行了探討。 卸料車主軸是卸料車的重要部件，為了評(píng)價(jià)其使用安全性，本文以數(shù)值模擬為研究手段，分別就各工況下卸料車的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，軸的全疲勞壽命和含橫向裂紋的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命進(jìn)行了較全面系統(tǒng)的研究分析，為卸料車主軸完整性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的建立奠定了一定的理論基礎(chǔ)。 本文主要進(jìn)行了以下幾方面的研究： （1）采用有限元方法計(jì)算分析算例的疲勞壽命和斷裂力學(xué)參量K，并與理論解析值相比較，結(jié)果表明有限元方法確定結(jié)構(gòu)的疲勞壽命和斷裂力學(xué)參量是準(zhǔn)確可靠的。從而為ANSYS分析卸料車主軸疲勞及疲勞裂紋擴(kuò)展壽命奠定了方法基礎(chǔ)。 （2）對(duì)各工況下的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行模擬分析，并對(duì)主軸中應(yīng)力集中區(qū)域的力學(xué)性能進(jìn)行了分析和研究，得出結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)點(diǎn)，從而為進(jìn)一步的疲勞分析提供依據(jù)。 （3）對(duì)主軸的疲勞壽命進(jìn)行研究，得出其從使用到斷裂的總疲勞壽命，為工程應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)。并分析了幾個(gè)因素對(duì)疲勞壽命的影響，得出各因素對(duì)疲勞壽命影響的大小，，為結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提供了理論指導(dǎo)。 （4）在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上用ANSYS對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，得出了較好的優(yōu)化結(jié)果。 （5）模擬計(jì)算出卸料車主軸含表面橫向裂紋的斷裂力學(xué)參量，再在此基礎(chǔ)上計(jì)算出了裂紋初始長(zhǎng)度與裂紋擴(kuò)展壽命的關(guān)系曲線，計(jì)算出了臨界裂紋長(zhǎng)度。結(jié)合卸料車主軸在工作過程中的實(shí)際壽命計(jì)算得到軸的初始裂紋尺寸。
【關(guān)鍵詞】：車軸 數(shù)值模擬 疲勞壽命 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 裂紋擴(kuò)展壽命
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG115;TH244
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 主要數(shù)學(xué)符號(hào)7-9
• 目錄9-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 選題背景及工程意義12-14
• 1.2 軸件疲勞壽命研究發(fā)展及現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 國(guó)外車軸疲勞研究14-15
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)車軸疲勞研究15-16
• 1.3 疲勞壽命研究方法16-19
• 1.3.1 名義應(yīng)力法16-17
• 1.3.2 局部應(yīng)力應(yīng)變法17-18
• 1.3.3 斷裂力學(xué)法18-19
• 1.4 有限單元法19-21
• 1.4.1 有限單元法概述19
• 1.4.2 有限單元法特性及分析過程19-20
• 1.4.3 ANSYS 軟件介紹20-21
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容及方法21-22
• 第2章 疲勞、斷裂力學(xué)相關(guān)理論及數(shù)值方法22-34
• 2.1 疲勞理論及數(shù)值方法22-26
• 2.1.1 S-N 曲線22-23
• 2.1.2 線性疲勞累積損傷理論23-24
• 2.1.3 ANSYS 結(jié)構(gòu)疲勞分析過程24-25
• 2.1.4 疲勞壽命計(jì)算算例25-26
• 2.2 斷裂力學(xué)理論及數(shù)值方法26-33
• 2.2.1 三維斷裂模型應(yīng)力強(qiáng)度因子 K 表達(dá)式26-27
• 2.2.2 斷裂模擬分析過程27-29
• 2.2.3 應(yīng)力強(qiáng)度因子 K 的數(shù)值計(jì)算29
• 2.2.4 算例計(jì)算分析29-33
• 2.3 本章小結(jié)33-34
• 第3章 卸料車主軸疲勞壽命研究34-43
• 3.1 卸料車主軸結(jié)構(gòu)及工況分析34-35
• 3.2 強(qiáng)度、剛度模擬分析35-39
• 3.2.1 模型的建立35-36
• 3.2.2 載荷的施加和約束36
• 3.2.3 計(jì)算結(jié)果及分析36-39
• 3.3 疲勞壽命的模擬計(jì)算及分析39-42
• 3.3.1 S-N 曲線的確定39-40
• 3.3.2 疲勞壽命結(jié)果及分析40
• 3.3.3 改進(jìn)建議及方案40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 卸料車主軸的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)43-50
• 4.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述43
• 4.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基本概念43-45
• 4.2.1 設(shè)計(jì)變量43-44
• 4.2.2 目標(biāo)函數(shù)44
• 4.2.3 約束條件44
• 4.2.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型44-45
• 4.3 卸料車主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化分析45-49
• 4.3.1 提高軸強(qiáng)、剛度的常用措施45
• 4.3.2 卸料車主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)45-46
• 4.3.3 數(shù)學(xué)模型的建立46-47
• 4.3.4 參數(shù)化建模及有限元分析47
• 4.3.5 提取狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)并進(jìn)行優(yōu)化分析47-48
• 4.3.6 查看結(jié)果及分析48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 卸料車主軸疲勞裂紋擴(kuò)展壽命研究50-56
• 5.1 疲勞裂紋擴(kuò)展50-52
• 5.1.1 疲勞裂紋擴(kuò)展率50-51
• 5.1.2 疲勞裂紋擴(kuò)展壽命估算51-52
• 5.2 ANSYS 子模型技術(shù)介紹52-53
• 5.3 含表面橫向裂紋疲勞壽命估算53-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 第6章 結(jié)論與展望56-58
• 6.1 結(jié)論56-57
• 6.2 展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 附錄62-65
• 附錄 A 卸料車主軸詳細(xì)尺寸圖62-63
• 附錄 B 卸料車主動(dòng)車輪組總成部件圖63-64
• 附錄 C 裂紋尖端奇異性創(chuàng)建宏文件64-65

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于數(shù)值模擬的卸料車主軸斷裂與疲勞壽命研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：402529