發(fā)布時間：2021-11-13 23:45

　　傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),通常假設(shè)材料內(nèi)部是均勻的,然而在材料的實(shí)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(qiáng)度降低;如果用均質(zhì)材料的接觸特性去設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)往往不能達(dá)到其預(yù)期壽命,甚至可能導(dǎo)致零件失效和一些安全事故的發(fā)生,因此對非均質(zhì)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(yīng)的關(guān)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(yīng)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(dāng)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(yīng)力越大,且隨著夾雜深度增加應(yīng)力值減小。其次,對含夾雜的有限球體的彈塑性性能也進(jìn)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(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)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(xué)的基本理論及有限元求解方法72接觸力學(xué)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(jié)為接觸問題，其相關(guān)理論被應(yīng)用到工程實(shí)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(yùn)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(yùn)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(yīng)用，對塑性屈服準(zhǔn)則以及塑性本構(gòu)原理進(jìn)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(xué)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(yàn)證和研究后，提出Hertz理論[46]，在使用Hertz理論時，一般假設(shè)：（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(yīng)力、應(yīng)變呈線性關(guān)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(shè)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(gòu)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(xué)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(yīng)力應(yīng)變關(guān)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(yīng)力圖2-8軸向拉伸下彈塑性材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線Fig.2-8Stress-straincurveofelastoplasticmaterialunderaxialtension（2）幾何非線性:是指物體受載后整個結(jié)構(gòu)位移發(fā)生了明顯的改變，例如板殼的大撓度變形、大轉(zhuǎn)動、大位移、突然翻轉(zhuǎn)和幾何剛化等問題都是幾何非線性問題。如圖2-9所示當(dāng)梁端撓度較小時，梁體變形小，結(jié)構(gòu)響應(yīng)可以看作為線性關(guān)系，當(dāng)梁端撓度過大時，梁體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，此時響應(yīng)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(jié)構(gòu)響應(yīng)呈線性，接觸障礙物后，整個結(jié)構(gòu)的邊界條件發(fā)生改變，此時結(jié)構(gòu)響應(yīng)不在呈線性。圖2-10碰到障礙物的懸臂梁Fig.2-10Thecantileverbeamthatmeetsanobstacle

【參考文獻(xiàn)】：
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(dǎo)報(bào). 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(qiáng),孔凌嘉.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(02)
[3]非金屬夾雜物對材料內(nèi)局部應(yīng)力集中的影響[J]. 馮磊,軒福貞.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(08)



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