李梅竹



基于ANSYS 40Cr钢磨削淬硬层残余应力的研究

李梅竹

（陕西广播电视大学工程管理教学部 西安710119）

以40Cr钢磨削淬硬层残余应力为研究对象，建立合理的应力场数学模型，然后介绍了应力场的分析过程，在磨削淬硬层试验的基础上，基于ANSYS软件对40Cr钢淬硬层残余应力进行了分析，得出了淬硬层残余应力的性质、大小及沿工件深度方向的分布情况。

磨削淬硬 残余应力 ANSYS 40Cr钢

磨削淬硬层残余应力作为衡量淬硬层质量的性能指标之一，直接影响零件的强度、疲劳寿命、抗腐蚀性能和尺寸稳定性[1,2]。淬硬层残余应力的研究对于有效的控制淬硬层质量，促进磨削淬硬工艺的发展与应用具有重要的意义。目前，对淬硬层残余应力的研究较少，而且大都局限于试验研究[3,4]。本文在磨削淬硬试验的基础上，基于ANSYS软件对40Cr钢淬硬层残余应力进行了分析，得出了淬硬层残余应力的性质、大小及沿工件深度方向的分布情况。

1 有限元分析

磨削淬硬层残余应力是热作用、机械作用和相变三方面综合作用的结果。它们之间的耦合关系复杂、牵涉面广，结合温度场传热计算、有限元数值方法和热弹塑性力学等学科的研究成果，建立合理的理论计算模型是最为关键的环节。

1.1 应力场的数学模型

材料处于弹性或塑性状态的应力应变关系为：

式中，[]为弹性或塑性矩阵；{}为与温度有关的向量。

考虑结构的某一单元，由如下平衡方程：

式中，[]为联系单元中应变与节点位移向量的矩阵。……