汽車(chē)輪轂軸承淬火殘余應(yīng)力的建模與仿真.pdf

1、汽車(chē)輪轂軸承是汽車(chē)最重要的部件之一，其強(qiáng)度和疲勞壽命與軸承熱處理工藝密切相關(guān)。軸承鋼進(jìn)行淬火熱處理時(shí)，由于工件內(nèi)部溫度變化不均勻以及組織轉(zhuǎn)變時(shí)的體積膨脹，必然會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。本文對(duì)汽車(chē)輪轂軸承淬火過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究，求解出輪轂軸承淬火冷卻過(guò)程中的溫度變化，組織轉(zhuǎn)變和淬火后的殘余應(yīng)力分布。
　　 1.根據(jù)熱處理導(dǎo)熱微分方程以及材料性能參數(shù)隨溫度的變化，建立了汽車(chē)輪轂軸承外圈的淬火傳熱分析模型，模擬了軸承外圈淬火冷卻過(guò)程中

2、的溫度變化?？紤]了相變潛熱的計(jì)算與處理方法，把相變潛熱作為每個(gè)有限單元的內(nèi)熱源進(jìn)行處理，并編寫(xiě)用戶子程序進(jìn)行迭代求解，提高了溫度場(chǎng)的計(jì)算精度，同時(shí)也為研究組織場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)打下了基礎(chǔ)。
　　 2.根據(jù)軸承鋼GCr15的TTT曲線，借助于Scheil相加性原理，建立了組織場(chǎng)模型。在ABAQUS軟件平臺(tái)上，編寫(xiě)用戶子程序模擬了淬火冷卻過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變情況。對(duì)淬火冷卻完畢后組織中的殘余奧氏體含量進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)量，把模擬值和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，

3、發(fā)現(xiàn)模擬值和試驗(yàn)結(jié)果比較吻合。
　　 3.根據(jù)熱彈塑性應(yīng)力應(yīng)變理論，建立淬火殘余應(yīng)力的數(shù)學(xué)模型，借助ABAOUS軟件，研究了淬火過(guò)程的熱應(yīng)力和相變應(yīng)力。采用順序耦合的方式，模擬了淬火冷卻后軸承外圈的殘余應(yīng)力分布狀況。模擬殘余應(yīng)力時(shí)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)仿真模型進(jìn)行修改，使模擬結(jié)果更準(zhǔn)確可靠。試驗(yàn)研究了深冷處理對(duì)軸承零件中組織轉(zhuǎn)變和應(yīng)力分布的影響，發(fā)現(xiàn)合理的深冷溫度或深冷保溫時(shí)間可以大幅度減小工件內(nèi)部殘余應(yīng)力。
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