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，并對滾壓力公式進行了修正;另外對滾壓后圓角的微觀結(jié)構(gòu)進行了觀測和分析，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)有限元法進行分析，仿真分析得到圓周方向的殘余應(yīng)力和試驗結(jié)果最大誤差為9.0％，同時本文對圓角的下沉量進行了測量，有限元與試驗結(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，變化趨勢放緩。并且通過分析最可能發(fā)生裂紋萌生和擴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被用來研究不同滾壓力下曲軸疲勞強度的變化規(guī)律，滾壓力較小時，曲軸疲勞強度隨著滾壓力增大而增強，當滾壓力增大到23500N時增強趨勢變緩，到達25500N時疲勞強度達到最大值且不再變化，此時施加彎矩是未滾壓時的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確性，本文對滾壓力選取公式進行了修正，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圓角處光學(xué)顯微組織、硬度、以及表面粗糙度進行了測量和分析:滾壓前后、不同滾壓力下倍數(shù)為