ISSN1000 3762 CN411148/TH
轴承2017年7期 Bearing 2017, No. 7
LE-EE
D0I: 10. 19533/j. issn1000 3762. 2017. 07. 009
基于ABAQUS的汽车轮毂轴承套圈早期裂纹
动力学分析
马君达"，顿潭成，孙立明，2，徐彦伟
(1.河南科技大学机电工程学院，河南落阳471003;2.洛阳轴研科技股份有限公司，河南洛阳471039）摘要：基于ABAQUS/Explicit建立含表面裂纹的汽车轮毅轴承多体动力接触有限元模型，进行动力学仿真，分析正常轴承的应力及报动加速度的变化，并与不同载荷作用下含裂纹轴承的应力及振动加速度的变化进行对比。结果表明：含裂纹轴承裂纹处接触应力比正常轴承大，在较大载荷作用下，裂纹处单元应力在超越届服应力之后出现不可恢复的塑性变形；在10kN载荷时，振动加速度基本上不受裂纹影响，随载荷增大，振动加速度波动
范围随之增大，在270kN载荷作用下，裂纹轴承振动加速度比正常轴承大4-6倍。关键词：汽车轮毂轴承；表面裂纹：显式动力学；有限元法
中图分类号：TH133.33；0242.21
文献标志码：B
文章编号：10003762(2017)07003305
DynamicAnalysis onEarly Crack inAutomobileHubBearingRings
BasedonABAQUS
Ma Junda', Xie Tancheng', Sun Liming'-2, Xu Yanwei
(1. School of Mechatronics Engineering, Henan University of Science and Technology , Luoyang 471003 , China:
2. Luoyang Bearing Seience & Technology Co. , Lad. , Luoyang 471003, China)
Abstract: The multi body dynamics contact finite element model for the automobile hub bearing rings with surface crack is established based on ABAQUS/Explicit, and the dynamics simulation is carried out. The change of stress and vibration acceleration of normal bearings is analyzed, and the change of stress and vibration acceleration is also analyzed for bearings with cracked ring under different loads. The results show that the contact stress of bearings with cracked ring is larger than that of nomal bearings, and under the action of large load,the stress of the unit at the crack is irre versible plastic deformation after exceeding the yield stress. At 1O kN load, the vibration acoeleration is largely unaffect ed, with the increase of load,the vibration acceleration fluctuation range also increases. Under the action of load of 270
kN,the vibration acceleration is 4 to 6 times larger than the normal bearing because of the crack. Key words : automobile hub bearing ; surface crack ;explicit dynamics; finite element method
轮毂轴承是车辆的重要支承和传动部件。若轮毂轴承出现故障，将影响到汽车的安全性[1]。滚动面表面裂纹是轴承故障的重要原因之一，裂纹起源于滚动面表面，当表面存在原始缺陷如微小预裂纹、划伤、加工刀痕、粗糙凸峰等时，在滚动过程中由于接触应力的反复作用产生小裂纹，进
收稿日期：2016-09-29；修回日期：2017-02-15
基金项目：国家自然科学基金青年基金项目(51305127) 作者简介：马君达(1990一），男，巩义人，硕士研究生
通信作者：额潭成（1966一），男，甘肃人，教投，主要从事机电控制、智能检测等方面的研究，E-mail;xiete@sina.cn。
万方数据
而向表面下扩展导致疲劳剥落[2-3]，从而影响轴承表面的接触特性和振动特性，故有必要对含裂纹轴承进行动力学分析[4]。
有限元法为轴承的设计制造及故障分析提供了强有力地支持。文献[5]通过有限元法研究了圆柱滚子轴承在静力下内、外圈的应力和位移分布；文献[6]通过建立滚动轴承的混合模型提出了-种计算存在表面缺陷的滚动轴承滚道上接触应力、接触角的新方法；文献[7]通过选用双线性等强化模型和双线性随动强化模型2种材料塑性变形模型分析了塑性变形对轴承内部应力的影响；文献[8]基于显式动力学建立了滚动体故障和点