基于ANSYS 40Cr鋼磨削淬硬層殘余應力的研究

李梅竹

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基于ANSYS 40Cr鋼磨削淬硬層殘余應力的研究

李梅竹

（陜西廣播電視大學工程管理教學部 西安710119）

以40Cr鋼磨削淬硬層殘余應力為研究對象，建立合理的應力場數(shù)學模型，然后介紹了應力場的分析過程，在磨削淬硬層試驗的基礎上，基于ANSYS軟件對40Cr鋼淬硬層殘余應力進行了分析，得出了淬硬層殘余應力的性質(zhì)、大小及沿工件深度方向的分布情況。

磨削淬硬 殘余應力 ANSYS 40Cr鋼

磨削淬硬層殘余應力作為衡量淬硬層質(zhì)量的性能指標之一，直接影響零件的強度、疲勞壽命、抗腐蝕性能和尺寸穩(wěn)定性[1,2]。淬硬層殘余應力的研究對于有效的控制淬硬層質(zhì)量，促進磨削淬硬工藝的發(fā)展與應用具有重要的意義。目前，對淬硬層殘余應力的研究較少，而且大都局限于試驗研究[3,4]。本文在磨削淬硬試驗的基礎上，基于ANSYS軟件對40Cr鋼淬硬層殘余應力進行了分析，得出了淬硬層殘余應力的性質(zhì)、大小及沿工件深度方向的分布情況。

1 有限元分析

磨削淬硬層殘余應力是熱作用、機械作用和相變?nèi)矫婢C合作用的結果。它們之間的耦合關系復雜、牽涉面廣，結合溫度場傳熱計算、有限元數(shù)值方法和熱彈塑性力學等學科的研究成果，建立合理的理論計算模型是最為關鍵的環(huán)節(jié)。

1.1 應力場的數(shù)學模型

材料處于彈性或塑性狀態(tài)的應力應變關系為：

式中，[]為彈性或塑性矩陣；{}為與溫度有關的向量。

考慮結構的某一單元，由如下平衡方程：

式中，[]為聯(lián)系單元中應變與節(jié)點位移向量的矩陣。……