轴承基体冷轧力学性能预测RVE有限元建模仿真开题报告

轴承是一种重要的旋转支撑零部件，广泛应用于各类机械产品中，其主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。由于其长期承受变载、冲击和磨损，是最易损坏的零部件之一。滚动轴承作为一种常用轴承，主要由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，其中内外圈是轴承的基体，其性能直接影响整个轴承的使用寿命和可靠性。因此，轴承基体应该具有高的接触疲劳强度，高的耐磨性，高的弹性极限和屈服强度，高而均匀的硬度，一定的冲击韧度，好的尺寸稳定性，良好的缓蚀性能。轴承基体内在质量很大程度上取决于材料的显微组织和冶金质量，主要包括化学成份的均匀性、非金属夹杂物的含量、类型大小及分布、碳化物的不均匀性等。常用的轴承钢分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢等四大类，其中，gcr15是一种最常用的高碳铬轴承钢。

环件冷轧是一种先进的局部塑性回转冷成形工艺，目前广泛应用于各类小尺寸高性能轴承基体的制造。它是借助环件轧制装备—轧环机使环件产生壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成型的塑性加工工艺。环件轧制是连续局部塑性成形工艺，与整体模锻成形工艺相比，它具有大幅度降低设备吨位和投资、振动冲击小、节能节材、生产成本低等显著技术经济优点，在许多工业领域中日益得到广泛的应用。

环件轧制技术是伴随着铁路运输业的发展而产生。自19世纪中叶以来，铁路系统的迅速发展使得火车的行驶速度和载重量大幅度提高。火车的铸铁车轮无法满足高速重载的使用要求，于是人们在火车铸铁车轮上装备性能更好、可更换的钢制轮箍。为了生产火车轮箍，1842年英国建造了轮箍轧机，1886年俄国奥斯特洛维茨炼铁铸造厂设立了火车轮箍生产车间。随后，环件轧制技术不仅在火车轮箍、火车车轮生产中得到了广泛应用，在其他环形机械零件生产中也逐步得到了推广应用。我国于20世纪50年代开始应用环件技术生产轴承环，1959年在上海建立了锤→压力机→扩孔机的轴承环轧制生产线，现在环件轧制技术已经成为环形机械零件生产的高效、先进和主要工序方法之一，并向着大型化、高速化、精密化、复杂化、柔性化几个方向发展。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究基本内容

1、 查阅相关资料，了解轴承生产制造工艺、国内外环件冷轧技术和RVE建模方法；

2、利用材料微观组织测试技术，获取相应的微观组织照片；

3、利用图像处理软件生成微观组织的二维矢量图；

4、利用力学性能测试获取相应材料力学性能参数；

5、利用有限元软件，建立轴承基体冷轧力学性能预测RVE有限元模型；

2.2研究目标

建立冷轧轴承基体力学性能RVE有限元模型，实现对GCr15高速机床轴承基体冷轧力学性能预测。

2.3技术方案

(1)通过金相测试实验得到微观组织照片；

(2)利用CorelDRAWX4或PS等绘图软件将微观组织照片进行边界化处理，生成二维矢量图；

(3)将微观组织二维矢量图导入有限元软件ABAQUS中，建立RVE有限元模型；

(4)通过有限元仿真分析，得出该材料的局部应力应变曲线；

(5)采用纳米压痕、拉伸试验等测试技术获取相应材料的力学性能参数；

(6)将预测分析得出的力学规律与实验数据作对比，检验模型的准确度,并进行模型优化，直至力学性能预测符合实验结果；

（7）利用建立好的RVE模型对冷轧轴承基体力学性能进行预测。

技术方案流程图如下：

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译；明确研究内容，了解研究所需理论知识、实验设备和测试仪器；确定技术方案，并完成开题报告。

第4－6周：按照设计方案，完成轴承基体冷轧成形有限元建模。

第7－10周：采用SEM、纳米压痕等测试技术分析冷轧轴承基体微观组织和力学性能；基于真实微观组织数字化处理，建立轴承基体冷轧力学性能预测RVE有限元模型

第11－14周：对比分析模拟与实验数据，进行模型优化；模拟分析轴承基体冷轧过程主要力学性能参数演变规律；撰写毕业论文。

第15周：论文答辩。

4. 参考文献（12篇以上）