基于彈塑性損傷本構(gòu)的航天軸承低周疲勞壽命研究.pdf

1、滾動軸承是各類轉(zhuǎn)動機構(gòu)中的重要零部件。應(yīng)用于航天領(lǐng)域的滾動軸承有時會發(fā)生由過載引起的失效，這種載荷超過了滾動軸承的額定靜負荷。并且過載工況經(jīng)常導(dǎo)致軸承滾動體和內(nèi)外圈滾道接觸區(qū)域發(fā)生塑性變形，塑性變形的累積最終導(dǎo)致軸承的疲勞失效，這種失效稱為低周疲勞失效。為了更好地探索滾動軸承在航天過載工況下的低周疲勞壽命，建立了GCr15耦合損傷的彈塑性本構(gòu)模型，對滾動軸承的低周疲勞壽命進行研究，并建立了能合理預(yù)測航天過載工況下滾動軸承低周疲勞壽命的模

2、型。本文主要從以下幾個方面對軸承鋼材料本構(gòu)以及航天過載工況下的滾動軸承低周疲勞壽命預(yù)測進行研究。
　　首先研究彈塑性本構(gòu)的基礎(chǔ)理論，在此基礎(chǔ)上結(jié)合軸承鋼GCr15的循環(huán)特性，采用統(tǒng)一塑性本構(gòu)模型理論建立GCr15的無損傷彈塑性本構(gòu)模型。通過研究 Lemaitre損傷理論建立適用于GCr15的損傷演化方程，并利用等效應(yīng)變原理將損傷耦合到無損傷彈塑性本構(gòu)中，建立耦合損傷的彈塑性本構(gòu)模型。采用向后歐拉法將建立的耦合損傷的彈塑性本構(gòu)方程進

3、行時間上的離散化處理，并進行隱式應(yīng)力積分，同時利用求解微分方程得到材料的一致性切線剛度矩陣。
　　在上一步的基礎(chǔ)上，利用FORTRAN語言編寫彈塑性損傷本構(gòu)模型的程序，并通過UMAT用戶子程序?qū)⒔⒌膹椝苄該p傷本構(gòu)關(guān)系嵌入到有限元軟件ABAQUS中。利用ABAQUS分析軸承鋼GCr15在單軸以及循環(huán)載荷下的損傷規(guī)律，以及彈塑性損傷本構(gòu)方程中參數(shù)的變化。
　　最后研究低周疲勞壽命預(yù)測理論，結(jié)合GCr15彈塑性損傷本構(gòu)模型，在A