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滚动轴承内圈不同曲率初始次表面裂纹的扩展仿真研究

作者:章凯羽,徐伟,么永政,等. 日期:2024-06-27/span> 浏览:70 查看PDF文档

滚动轴承内圈不同曲率初始次表面裂纹的扩展仿真研究*
章凯羽,徐伟,么永政,吴喆

(合肥工业大学 机械工程学院,安徽 合肥 230009)


摘要:滚动轴承内圈次表面裂纹的动态扩展将影响轴承工作的稳定性,继而影响轴承的剩余使用寿命。针对这一问题,研究了滚动轴承内圈上不同曲率的初始次表面裂纹对应力分布和裂纹扩展的影响规律。首先,基于扩展有限元方法,构建了承受径向载荷的圆柱滚子轴承有限元模型;然后,基于滚动轴承次表面裂纹的形态特征,模拟了滚道次表面不同曲率的初始裂纹在径向载荷下的动态扩展过程;最后,基于模拟结果,在相同工况下,分析并讨论了次表面裂纹尖端应力随裂纹曲率的变化规律,以及裂纹尖端应力对裂纹扩展的影响。研究结果表明:在径向载荷作用下,次表面裂纹尖端出现应力集中现象;裂纹的扩展主要受水平方向应力(S11)的影响;相同工况下,0.25mm-1~1.67mm-1曲率范围内的次表面裂纹,曲率较大的裂纹两端的应力较小;次表面裂纹的曲率越大,裂纹的扩展长度和角度均越小;通过比较相同径向载荷下不同曲率次表面裂纹的扩展长度、扩展角度等,发现曲率较大的次表面裂纹对轴承的损伤程度以及寿命的影响较小。这些研究结果可以为更好地理解和预防轴承损伤提供理论依据和参考。

关键词:圆柱滚子轴承;剩余使用寿命;初始次表面裂纹;应力分布;裂纹动态扩展;不同曲率;扩展有限元法

中图分类号:TH133.33文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)06-1020-07


本文引用格式:

章凯羽,徐伟,么永政,等.滚动轴承内圈不同曲率初始次表面裂纹的扩展仿真研究[J].机电工程,2024,41(6):1020-1026.

ZHANG Kaiyu, XU Wei, YAO Yongzheng, et al. Simulation on propagation of initial subsurface cracks with different curvatures in inner ring of rolling bearing[J].Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(6):1020-1026.




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