傳統(tǒng)的結構設計,通常假設材料內部是均勻的,然而在材料的實際加工過程中難免會有空洞、夾雜、微裂紋等非均勻區(qū)域產(chǎn)生,正是由于這些非均勻區(qū)域的存在,使得材料的接觸性能發(fā)生改變,強度降低;如果用均質材料的接觸特性去設計結構,設計出的結構往往不能達到其預期壽命,甚至可能導致零件失效和一些安全事故的發(fā)生,因此對非均質材料的接觸性能的研究顯得非常重要。首先,本文基于Abaqus軟件建立了含夾雜（球形）的有限體球接觸模型,通過觀察基體的塑性云圖發(fā)現(xiàn)了含夾雜的球體初始產(chǎn)生屈服的位置規(guī)律,研究了不同的夾雜大小、夾雜深度以及基體參數(shù)對有限體球的臨界下壓量、彈性接觸性能的影響,并擬合得到相應的關系式。同時研究了夾雜參數(shù)對基體表面的接觸壓力以及接觸中心的下方米賽斯應力分布的影響;研究表明,基體表面的壓力隨著夾雜半徑增大而增大,隨著夾雜距離表面的深度增加而減小;當夾雜距離接觸表面非常近時,不論夾雜半徑取何值,表面的壓力都有很明顯的提高;夾雜半徑越大,接觸中心的下方的最大米塞斯應力越大,且隨著夾雜深度增加應力值減小。其次,對含夾雜的有限球體的彈塑性性能也進行了研究,得到了夾雜半徑和夾雜深度對基體的第一、第二彈塑性臨... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

2CrMo鋼疲勞斷口源上的MgO.Al2O3晶體Fig.1-1Mgo.al2o3crystalonthefatiguefracturesourceof42CrMosteel

2接觸力學的基本理論及有限元求解方法72接觸力學的基本理論及有限元求解方法2.1引言生活中很多問題都可以歸結為接觸問題，其相關理論被應用到工程實際中的各個方面，例如齒輪輪齒嚙合、電接觸、車輪軌道接觸等等。它們在運行期間發(fā)生大量接觸行為，因此需要研究它們的接觸規(guī)律，了解在它們運行過程中所需要注意的問題，避免事故發(fā)生。本章介紹了經(jīng)典的赫茲理論以及它在兩個常見的接觸問題中的應用，對塑性屈服準則以及塑性本構原理進行了簡單闡述，最后介紹了用有限元軟件分析接觸問題的具體步驟以及建模時需要考慮的問題。2.2接觸力學的基本理論2.2.1赫茲理論1882年，Hertz在觀察兩個玻璃透鏡間隙的Newton干涉條紋時，觀察到透鏡表面的接觸壓力會影響接觸區(qū)域的彈性變形，經(jīng)過大量的驗證和研究后，提出Hertz理論[46]，在使用Hertz理論時，一般假設：（1）兩物體的接觸區(qū)域呈橢圓形狀，且物體之間不產(chǎn)生剛性移動；（2）物體變形為小變形；（3）應力、應變呈線性關系;（4）不考慮物體間摩擦力的影響。圖2-1為兩個相互接觸的物體變形后的示意圖，假設接觸表面是光滑的，虛線為變形之后的接觸表面，a為接觸區(qū)域半徑，為的總的變形量，它由1、2構成，P為接觸面受到的載荷。圖2-1相互接觸的兩個物體的變形圖Fig.2-1Deformationoftwoobjectsincontactwitheachother

2接觸力學的基本理論及有限元求解方法15接觸分析中三種非線性問題：（1）材料非線性（materialnonlinearity）:是指材料的應力應變關系是非線性的，如圖2-8所示。材料發(fā)生破壞斜率為彈性模量E最大張力初始屈服應力圖2-8軸向拉伸下彈塑性材料的應力應變曲線Fig.2-8Stress-straincurveofelastoplasticmaterialunderaxialtension（2）幾何非線性:是指物體受載后整個結構位移發(fā)生了明顯的改變，例如板殼的大撓度變形、大轉動、大位移、突然翻轉和幾何剛化等問題都是幾何非線性問題。如圖2-9所示當梁端撓度較小時，梁體變形小，結構響應可以看作為線性關系，當梁端撓度過大時，梁體結構發(fā)生改變，此時響應不在呈線性，可以看作非線性問題去處理。圖2-9懸臂梁的大撓度Fig.2-9Thelargedeflectionofacantileverbeam（3）邊界條件非線性:是指在分析過程中，模型的邊界條件會發(fā)生改變。如圖2-10所示，懸臂梁受到載荷產(chǎn)生變形，在接觸到障礙物之前，由于撓度較小，梁體結構響應呈線性，接觸障礙物后，整個結構的邊界條件發(fā)生改變，此時結構響應不在呈線性。圖2-10碰到障礙物的懸臂梁Fig.2-10Thecantileverbeamthatmeetsanobstacle

【參考文獻】：
期刊論文
[1]非金屬夾雜物對純鎳N6焊接接頭組織性能的影響[J]. 王希靖,柴廷璽,張東,趙青山,陳韓鋒,段國武.  材料導報. 2015(18)
[2]考慮材料夾雜的接觸問題數(shù)值分析[J]. 張生光,王文中,趙自強,孔凌嘉.  機械工程學報. 2015(02)
[3]非金屬夾雜物對材料內局部應力集中的影響[J]. 馮磊,軒福貞.  機械工程學報. 2013(08)



本文編號：3493944