基于滾壓圓角殘余應(yīng)力的球墨鑄鐵曲軸疲勞行為研究.pdf

1、圓角滾壓技術(shù)在強(qiáng)化球墨鑄鐵曲軸的抗疲勞性能方面效果顯著，得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外學(xué)者對滾壓技術(shù)進(jìn)行了深入研究，但在建立滾壓參數(shù)與圓角處殘余應(yīng)力以及曲軸疲勞強(qiáng)度三者之間的聯(lián)系與規(guī)律方面，仍然需要大量的有效研究。
　　本文以某型號的曲軸作為研究對象，通過有限元仿真分析和試驗(yàn)分析相結(jié)合的手段，研究不同滾壓力對殘余應(yīng)力的影響、殘余應(yīng)力對曲軸疲勞的影響，得到最佳滾壓力，并對滾壓力公式進(jìn)行了修正;另外對滾壓后圓角的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀測和分析，研究

2、了不同滾壓力下圓角微觀結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。
　　不同滾壓力下圓角處殘余應(yīng)力分別通過X射線衍射殘余應(yīng)力測試法和顯示動力學(xué)有限元法進(jìn)行分析，仿真分析得到圓周方向的殘余應(yīng)力和試驗(yàn)結(jié)果最大誤差為9.0％，同時(shí)本文對圓角的下沉量進(jìn)行了測量，有限元與試驗(yàn)結(jié)果最大誤差為14.4％，殘余壓應(yīng)力的絕對值和下沉量均隨著滾壓力的增加而增大，到23500N時(shí)，變化趨勢放緩。并且通過分析最可能發(fā)生裂紋萌生和擴(kuò)展的平面深度方向的的法向殘余應(yīng)力的變化規(guī)律，證實(shí)滾壓

3、圈數(shù)和滾輪傾角選取是較為合理的。
　　電諧振彎曲疲勞試驗(yàn)被用來研究不同滾壓力下曲軸疲勞強(qiáng)度的變化規(guī)律，滾壓力較小時(shí)，曲軸疲勞強(qiáng)度隨著滾壓力增大而增強(qiáng)，當(dāng)滾壓力增大到23500N時(shí)增強(qiáng)趨勢變緩，到達(dá)25500N時(shí)疲勞強(qiáng)度達(dá)到最大值且不再變化，此時(shí)施加彎矩是未滾壓時(shí)的5.6倍。
　　殘余應(yīng)力對疲勞的影響是利用而Smith-Watson-Topper疲勞理論和基于線彈性斷裂力學(xué)的疲勞裂紋擴(kuò)展理論來評估。等效應(yīng)力幅值最大值發(fā)生在圓角

4、表面40-60度之間，為疲勞裂紋擴(kuò)展最可能發(fā)生的區(qū)域，基此區(qū)域深度方向求得的曲軸等效應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度△Keff，cank隨滾壓力的增大而減小，在25500N到27500N變化趨于非常緩慢。
　　為提高選取滾壓力的準(zhǔn)確性，本文對滾壓力選取公式進(jìn)行了修正，修正得到的滾壓力結(jié)果與本文得到的最佳滾壓力誤差為5.5％。
　　本文分別對不同滾壓力的危險(xiǎn)圓角處光學(xué)顯微組織、硬度、以及表面粗糙度進(jìn)行了測量和分析:滾壓前后、不同滾壓力下倍數(shù)為