Разработка метода и средств прогнозирования предела выносливости поверхностно упрочнённых деталей с концентраторами по распределению остаточных напряжений

• Автор: Вакулюк, Владимир Степанович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 308 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
2 РАСЧЕТ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ДЕТАЛЯХ С КОНЦЕНТРАТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЙ ПО ПЕРВОНАЧАЛЬНЫМ ДЕФОРМАЦИЯМ
2.1 Определение остаточных напряжений по первоначальным
деформациям
2.2 Распределение остаточных напряжений в деталях с концентраторами
2.3 Экспериментальная проработка результатов расчёта остаточных
напряжений
2.4 Распределение остаточных напряжений в коротких зонах
упрочнения
2.5 Выводы по разделу
3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ОБРАЗЦА-СВИДЕТЕЛЯ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОСТАТОЧНОГО НАПРЯЖЁННОГО СОСТОЯНИЯ В ПОВЕРХНОСТНО УПРОЧНЁННЫХ ДЕТАЛЯХ С КОНЦЕНТРАТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЙ
3.1 Применение метода термоупругости при конечно-элементном
моделировании остаточного напряжённого состояния в поверхностно упрочнённых деталях

3.2 Исследование влияния первоначальных радиальных деформаций на распределение остаточных напряжений в поверхностно упрочнённом цилиндре
3.3 Прогнозирование предела выносливости поверхностно упрочнённых сплошных цилиндрических образцов из стали 45 по остаточным напряжениям образца-свидетеля
3.4 Оценка влияния гидродробеструйной обработки на многоцикловую усталость цилиндрических деталей из сплава Д16Т по первоначальным деформациям образца-свидетеля
3.5 Выводы по разделу
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
ВО ВПАДИНАХ ШЛИЦ
4.1 Метод определения остаточных напряжений
4.2 Об определении остаточных напряжений полоски
4.3 Дополнительные остаточные напряжения при разрезке кольца
4.4 Остаточные напряжения разрезанного кольца
4.5 Остаточные напряжения исходной детали
4.6 Остаточные напряжения в шлицевых деталях
4.7 Сопротивление усталости шлицевых соединений
4.8 Исследование по определению опасного сечения и концентрации напряжений при изгибе зубьев шлицевых
деталей
4.9 Исследование методом конечно-элементного моделирования распределения остаточных напряжений по глубине сечений

опасной зоны упрочненных зубьев шлицевых деталей
4.10 Оценка влияния технологии изготовления на остаточные напряжения и сопротивление усталости шлицевых деталей по среднеинтегральным остаточным напряжениям
5 ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И СОПРОТИВЛЕНИЕ
УСТАЛОСТИ ДЕТАЛЕЙ С ГАЛТЕЛЯМИ
5.1 Определение положения опасного сечения и влияния схемы поверхностного упрочнения детали на распределение осевых остаточных напряжений в опасном сечении
5.2 Исследование распределения напряжений в области опасного сечения образцов с галтелями методом
конечно-элементного моделирования
5.3 Исследование результатов испытаний на усталость цилиндрических образцов с галтелями методом конечно-элементного
моделирования
5.4 Выводы по разделу
6 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПО ГЛУБИНЕ ОПАСНОГО СЕЧЕНИЯ УПРОЧНЕННЫХ КОРСЕТНЫХ ОБРАЗЦОВ
6.1 Определение остаточных напряжений и предела выносливости корсетных образцов
6.2 Исследование методом конечно-элементного моделирования распределения остаточных напряжений по глубине опасного сечения упрочнённых корсетных образцов
6.3 Выводы по разделу

получим следующее выражение:
[К]{Щ={Е}. (2.23)
Таким образом, приведены все необходимые соотношения для составления системы алгебраических уравнений, где неизвестными являются перемещения в узлах. Следовательно, решение задачи методом конечных элементов сводится к решению системы линейных алгебраических уравнений.
Расчёты остаточных напряжений по изотропным первоначальным деформациям поверхностного слоя проводили для цилиндрических и плоских деталей. В силу симметрии на конечные элементы треугольной формы разбивали области деталей, используемые в расчётах: Д Д — наименьший и наибольший поперечные размеры, р0 - радиус впадины концентратора, I - глубина концентратора, с — половина длины детали, (р0 - угол раскрытия концентратора, 3 - толщина слоя с первоначальными деформациями, <ру„р - половина угла области упрочнения впадины концентратора, Бу„р — половина длины упрочняемой зоны гладкой детали, а - расстояние от поверхности до текущего слоя. Во всех исследуемых случаях размер с выбирался из условия отсутствия влияния краевого эффекта на распределение остаточных напряжений в области концентратора или в средней части гладкой детали [204].
Для получения сравнительных данных величину первоначальной деформации принимали постоянной по толщине поверхностного слоя, коэффициент Пуассона р =0,3. Кроме напряжений аг, ов, а2, тге для цилиндрической и <тх, ау, гху для плоской деталей, определяли также главные напряжения сгу, аз. Напряжение аз в детали с концентратором в тонком поверхностном слое соответствует меридиональному остаточному напряжению . Результаты расчётов

представляли в относительных величинах —, где °° 11 поэтомУ они
применимы к любому материалу. Остаточное напряжение а0 возникает в гладкой детали, когда толщина слоя с первоначальными деформациями 3~>0.