深沟球轴承热-应力耦合疲劳寿命深度探究

本文主要探讨的是"热-应力耦合作用下深沟球轴承的疲劳寿命研究"。深沟球轴承作为一种广泛应用的滚动轴承，因其结构简单、能够承受高转速、具备长寿命和高制造精度的优点，被广泛应用于各种工业设备中，尤其在无需频繁维护的情况下，其重要性更为突出。然而，疲劳寿命作为轴承性能的关键指标，尽管已有很多理论、仿真和实验研究，但实际应用中的挑战依然存在。 首先，论文指出当前对轴承疲劳寿命的研究中，实验验证通常耗时且成本高昂，主要用于验证性测试，而非深入分析。另一方面，在有限元方法（Finite Element Method, FEM）进行的寿命预测中，大部分研究集中在接触应力和变形的影响上，而对于热-应力耦合作用对轴承寿命的影响则相对较少。这种耦合作用可能源于轴承工作环境中的温度变化、负载分布等因素，它们会显著影响轴承的机械性能和疲劳裂纹的发展。 针对这些不足，本文选择深沟球轴承作为研究对象，重点进行了以下四个方面的研究： 1）利用赫兹接触理论深入研究轴承的接触行为。赫兹理论是理解滚动轴承内部接触应力和接触压力的基础，通过这一理论，研究者能够更好地理解轴承在载荷作用下的动态响应，为后续疲劳寿命分析提供关键参数。 2）构建热-应力耦合模型。结合热力学原理，研究者在ANSYS Workbench等软件平台上建立三维热-机械耦合模型，考虑了轴承在运行过程中因温度变化导致的应力分布，从而更准确地模拟轴承的实际工作条件。 3）疲劳寿命预测与分析。通过数值仿真，研究人员计算了在热-应力耦合作用下的疲劳寿命，这包括了循环应力-应变曲线的分析，以及疲劳裂纹形成和扩展的评估，以预测轴承在特定工况下的耐用性。 4）实验验证与结果讨论。论文还包含了实际疲劳试验的数据，这些数据与数值模拟结果进行对比，以验证模型的有效性和准确性。通过对热-应力耦合作用对疲劳寿命影响的深入研究，本文旨在为深沟球轴承的设计优化和使用提供科学依据，提高轴承的可靠性和经济性。 这篇硕士论文不仅填补了现有研究在热-应力耦合作用下深沟球轴承疲劳寿命研究领域的空白，而且有望推动轴承工程领域的理论进步和技术革新。