芯輥疲勞全壽命和裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬.pdf

1、環(huán)件軋制是一種優(yōu)質(zhì)高效的先進(jìn)生產(chǎn)制造技術(shù)，具有生產(chǎn)成本和設(shè)備要求低、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、節(jié)能節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，常用于生產(chǎn)軸承環(huán)、齒輪環(huán)等無(wú)縫環(huán)形零件，在許多工業(yè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。芯輥因作為環(huán)件成形模具零件，受大的交變載荷、摩擦、擠壓等共同作用，極易疲勞破壞，是中小型軸承環(huán)及其他金屬環(huán)件輾擴(kuò)生產(chǎn)工藝中最頻繁、最常見(jiàn)的失效零件，約占全部失效的50％-90％。冷軋芯輥壽命的長(zhǎng)短也直接關(guān)系著生產(chǎn)效率和成本。 本文針對(duì)冷輾擴(kuò)芯輥的疲勞破壞現(xiàn)

2、象，分別研究了芯輥疲勞破壞基于S．N曲線(xiàn)和Miner線(xiàn)性累積準(zhǔn)則的S-N曲線(xiàn)方法以及基于Paris裂紋擴(kuò)展法則的線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)方法。這兩種方法能夠有效地解決芯輥疲勞總壽命及其裂紋擴(kuò)展的計(jì)算模擬問(wèn)題。 結(jié)合環(huán)件軋制工藝，對(duì)軋制過(guò)程中芯輥進(jìn)行力學(xué)分析，建立了芯輥有限元模型，運(yùn)用MSC.Nastran/Patran對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)分析，得到芯輥表面的應(yīng)力狀態(tài)和危險(xiǎn)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)圓角過(guò)渡處結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，改善了表面應(yīng)力分布狀態(tài)。 在

3、有限元分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用MSC.Fatigue對(duì)芯輥進(jìn)行全壽命模擬，建立了W6Mo5Cr4V2鋼的通用S-N曲線(xiàn)，比較了優(yōu)化前后芯輥的壽命結(jié)果以及最小壽命位置，分析了載荷比例因子、機(jī)加工方式、表面處理方法以及材料的力學(xué)性能對(duì)芯輥疲勞壽命的影響關(guān)系。指出了模擬結(jié)果和真實(shí)狀況之間的誤差及其來(lái)源。 基于線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)的基本理論，探討了芯輥疲勞裂紋擴(kuò)展階段壽命的估算方法，運(yùn)用MSC.Fatigue疲勞分析軟件對(duì)芯輥進(jìn)行裂紋擴(kuò)展分析。