發(fā)布時間：2017-08-30 00:33

  本文關鍵詞：淬火硬化層殘余應力分布磁記憶檢測

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【摘要】：軸類部件和齒輪類部件是航空發(fā)動機傳動構件,不利的殘余應力的存在會導致零件疲勞失效。本論文嘗試利用金屬磁記憶(metal magnetic memory,MMM)檢測航空齒輪分析其殘余應力分布規(guī)律,為航空發(fā)動機傳動關鍵構件表面完整性的檢測提供依據(jù),最終達到完善抗疲勞制造技術目的。本論文基于磁記憶檢測原理在結合齒輪構件的形貌特征設計了一套適合檢測齒輪構件殘余應力的磁記憶檢測裝置。設計了兩組20CrMnTi平板試樣,第一組用于測定平板材料的力學性能和應力集中區(qū)域,第二組做滲碳淬火之后再去測定其力學性能和應力集中區(qū)域,并與第一組測量結果做對比。分析其應力分布規(guī)律及滲碳淬火對材料力學性能和殘余應力分布規(guī)律的影響,利用ANSYS軟件對20CrMnTi材料平板模型的殘余應力進行數(shù)值模擬仿真,分析了不同載荷下齒輪基體材料中力與磁記憶信號之間的關系。研究結果表明:齒輪基體材料20CrMnTi平板帶孔試樣無載荷情況下沒有應力集中現(xiàn)象,當不同載荷作用下,應力集中區(qū)域位于平板試樣通孔附近,垂直于拉力方向上通孔附近殘余應力大,平行于拉力方向上通孔附近殘余應力小。當載荷剛達到非均勻塑性變形階段和均勻塑性變形階段開始位置時,磁記憶信號突變顯著。當載荷在非均勻塑性變形階段,隨載荷的增大,磁記憶信號和殘余應力在通孔附近急劇突變;當載荷位于均勻塑性變形階段時,隨著載荷的增大,殘余應力和磁記憶信號變化梯度較為平穩(wěn)。同一加載力條件下滲碳淬火平板帶孔試樣件磁場法向分量分布較為混亂,但應力集中區(qū)域的趨勢一致,滲碳淬火后在試樣通孔處應力集中區(qū)域面積變小,但應力集中分布在試樣上非常不均。本文采用磁記憶信號差值分析判斷檢測齒輪服役一段時間后其淬火硬化層殘余應力,發(fā)現(xiàn)殘余應力集中在齒面的齒線附近以及齒根圓角處,如果齒面一旦出現(xiàn)了齒面磨損就會在磨損的邊界處集中大量的殘余應力。本論文的研究成果為實現(xiàn)快速檢測齒輪類部件殘余應力集中區(qū)域、航空發(fā)動機傳動關鍵構件表面完整性指標的檢測提供參考。
【關鍵詞】：金屬磁記憶 齒輪 20CrMnTi 殘余應力
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V263
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 引言8
• 1.2 航空齒輪加工工藝分析及失效分析8-11
• 1.2.1 齒輪加工工藝分析8
• 1.2.2 齒輪傳動的失效分析8-11
• 1.3 齒輪殘余應力的來源及利弊11
• 1.4 常用的殘余應力檢測方法比較11-14
• 1.5 殘余應力檢測的國內外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.5.1 金屬磁記憶檢測殘余應力國內外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5.2 齒輪殘余應力檢測國內外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.6 課題研究內容16
• 1.7 本章小結16-17
• 第2章 淬火硬化層殘余應力磁記憶檢測基本原理17-31
• 2.1 磁記憶檢測原理17-19
• 2.2 鐵磁性材料力-磁效應的磁化模型19-30
• 2.2.1 應力與地磁場同軸的磁化模型20-24
• 2.2.2 應力與地磁場異軸的磁化模型24-27
• 2.2.3 鐵磁性材料力-磁效應的微觀模型27-30
• 2.3 本章小結30-31
• 第3章 磁記憶檢測殘余應力的硬件設計及實現(xiàn)31-41
• 3.1 硬件設計的要求和指標31
• 3.2 硬件設計31-36
• 3.2.1 硬件設計思路31-32
• 3.2.2 磁記憶硬件電路設計32-35
• 3.2.3 硬件電路中的理論分析計算35-36
• 3.2.4 硬件設計關鍵點分析36
• 3.3 磁記憶信號提取36-37
• 3.4 系統(tǒng)標定37-40
• 3.5 本章小結40-41
• 第4章 齒輪基體材料殘余應力磁記憶檢測41-65
• 4.1 材料及試樣41-43
• 4.2 試驗設備43-44
• 4.3 消除內應力44-45
• 4.4 材料拉伸性能測量45-46
• 4.5 齒輪基體材料中力與磁記憶信號46-49
• 4.5.1 未加載47-48
• 4.5.2 不同載荷下基體材料中力與磁記憶信號關系48-49
• 4.6 有限元仿真不同載荷下齒輪基體材料殘余應力49-63
• 4.6.1 20CrMnTi平板模型有限元仿真殘余應力分析49-50
• 4.6.2 ANSYS仿真結果分析50-53
• 4.6.3 有限元仿真結果與實際檢測結果對比分析53-63
• 4.7 本章小結63-65
• 第5章 平板滲碳淬火件拉伸磁場測量65-75
• 5.1 平板滲碳淬火件的制備65-67
• 5.1.1 滲碳工藝65-66
• 5.1.2 淬火工藝66-67
• 5.1.3 變形矯正工藝67
• 5.2 滲碳淬火對殘余應力造成的影響及消除67-68
• 5.3 平板滲碳淬火件拉伸性能測量68
• 5.4 平板滲碳淬火件中力與磁記憶信號68-71
• 5.4.1 未加載68-69
• 5.4.2 不同載荷下平板滲碳淬火材料中力與磁記憶信號關系69-71
• 5.5 斷口分析71-72
• 5.6 金相分析72-73
• 5.7 本章小結73-75
• 第6章 航空齒輪殘余應力磁記憶檢測75-81
• 6.1 常規(guī)航空齒輪殘余應力磁記憶檢測75-77
• 6.2 齒面磨損的航空齒輪殘余應力磁記憶檢測77-80
• 6.3 本章小結80-81
• 第7章 結論與展望81-84
• 7.1 結論81-82
• 7.2 展望82-84
• 參考文獻84-87
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明87-88
• 致謝88-89
• 附錄A89-98

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本文編號：756302