齿轮齿根疲劳裂纹扩展特性和剩余寿命研究

论文摘要

以某渐开线圆柱齿轮为对象,基于有限元法对其齿根疲劳裂纹的扩展进行了数值模拟。首先通过对一对健康齿的啮合分析确定其啮合过程中齿根部位弯曲应力最大点,并将其作为裂纹起始点。据此将其分割为裂纹块和非裂纹块。在裂纹块预制初始裂纹并重生网格,裂纹块网格采用等参奇异单元,裂纹块和非裂纹块之间通过多点约束连接不匹配节点。利用有限元分析得到裂纹扩展过程中应力强度因子变化情况,并根据最大周向应力准则计算疲劳裂纹扩展角度,模拟齿根裂纹扩展轨迹,依据Paris公式对齿根疲劳裂纹剩余寿命进行预估。分析了载荷大小和初始裂纹长度对剩余寿命的影响。

论文目录

• 引言
• 1 疲劳裂纹扩展理论
•   1.1 裂纹尖端附近应力场和应力强度因子
•   1.2 J积分和疲劳裂纹扩展角
•   1.3 Paris扩展理论
• 2 健康齿轮有限元分析
•   2.1 齿轮参数
•   2.2 有限元建模
•     2.2.1 齿轮网格的自动生成
•     2.2.2 接触属性设置
•     2.2.3 约束、载荷与分析步
•   2.3 分析结果
• 3 齿根裂纹扩展仿真
•   3.1 含裂纹结构有限元模型的建立
•   3.2 齿轮裂纹扩展路径计算方法
•   3.3 齿轮裂纹扩展路径计算方法
•     3.3.1 应力强度因子
•     3.3.2 裂纹扩展路径
•     3.3.3 裂纹疲劳寿命
• 4 影响因素
•   4.1 载荷的影响
•   4.2 初始裂纹尺寸的影响
• 5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 高云,杨柳青,刘帅,陈文华,周迅

关键词: 齿轮,疲劳裂纹,应力强度因子,裂纹扩展角,疲劳寿命

来源: 机械强度 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 机械工业,电力工业

单位: 浙江理工大学机械与自动控制学院

基金: 国家国际科技合作项目(S2014ZR0245)资助~~

分类号: TM315;TH132.41

DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.03.034

页码: 718-723

总页数: 6

文件大小: 410K

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