球轴承接触疲劳寿命预估的损伤力学-有限元法

作     者：张杰毅 陈果 谢阶栋 贺志远 滕春禹 成震杰 ZHANG Jieyi;CHEN Guo;XIE Jiedong;HE Zhiyuan;TENG Chunyu;CHENG Zhenjie

作者机构：南京航空航天大学民航学院南京210016 中国航空发动机集团有限公司湖南动力机械研究所湖南株洲412002 中国航空工业集团有限公司中国航空综合技术研究所北京100028 

出 版 物：《航空动力学报》 (Journal of Aerospace Power)

年 卷 期：2019年第34卷第10期

页      面：2246-2255页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家自然科学基金(51675263) 国家科技重大专项(2017-Ⅳ-0008-0045) 

主　　题：寿命预测 球轴承 损伤力学 轴承应力计算 罚函数 ABAQUS有限元分限软件 

摘      要：以线弹性力学及连续损伤力学为基础,构建球轴承接触疲劳的损伤演化方程。利用轴承钢GCr15扭转疲劳试验数据拟合得到损伤演化方程中的材质参数。通过该方程预估轴承钢GCr15的扭转疲劳寿命,其结果与试验数据吻合。采用ABAQUS有限元分析软件仿真得到6206球轴承的接触应力分布并分析了6206球轴承最大接触应力区。根据6206球轴承的载荷及应力应变状态将最大接触应力区简化为二维平面应力模型。在此基础上预估了6206球轴承的接触疲劳寿命。设计并进行了6206球轴承疲劳强化试验。轴承接触疲劳剥落都萌生于内圈,与应力仿真分析结果相契合。三个试验轴承的试验与预估接触疲劳寿命的相对误差分别为29.52%、3.03%和51.16%,验证了接触疲劳寿命预估方法的有效性。研究表明采用损伤力学预估球轴承的接触疲劳寿命是工程中可行且实用的方法。