【技术实现步骤摘要】
基于材料损伤理论与磨损耦合的接触疲劳失效分析方法
本专利技术属于机械零部件接触疲劳失效的分析方法，具体涉及基于材料损伤理论与磨损耦合的接触疲劳失效分析方法。
技术介绍
接触疲劳失效是机械零部件的一种典型失效形式，接触疲劳失效问题已经成为限制齿轮驱动机械得装备可靠性、人机安全和经济效益的主要因素。齿轮的接触疲劳问题已经在很多方面被广泛的研究，如工况因素、材料因素。现有的研究仍然停留在单一因素对疲劳失效的影响，如夹杂、粗糙度、残余应力等。中国专利文献CN107885907A于2018年4月6日公开了一种评估表面硬化齿轮接触疲劳失效风险的方法，它包括以下步骤：1、依据齿轮副的几何运动学计算啮合位置的接触参数，建立接触分析模型；2、基于齿轮副接触分析模型，进行接触应力应变分析，求出复杂多轴应力场的等效剪应力；3、根据齿轮材料的硬度曲线以及材料参数估算轮齿局部材料强度；4、根据齿轮材料的残余应力曲线，将残余应力的换算成等效剪应力；5、以等效剪应力除以齿轮局部材料强度，得出关键接触区域任一点处的暴露值。该专利申请获得了一种评估齿轮接触疲...
【技术保护点】
1.基于材料损伤理论与磨损耦合的接触疲劳失效分析方法，其特征是，包括以下步骤：/n步骤1、使用光学形貌测量仪对齿轮表面微观形貌测量并提取沿齿廓方向上的二维表面粗糙度；/n步骤2、基于ABAQUS平台建立二维齿轮副接触有限元模型，使用PYTHON程序将提取的二维表面粗糙度导入到二维齿轮副接触有限元模型中的小齿轮齿廓上，得到含有二维表面粗糙度的小齿轮齿廓，大齿轮齿廓保持光滑形貌；/n步骤3、使用ABAQUS的材料本构关系自定义子程序UMAT定义齿轮材料参数及材料本构关系，该材料本构关系反映出微观形貌作用下材料弹塑性响应及材料损伤的耦合；/n步骤4、使用ABAQUS的网格移动子程...
【技术特征摘要】
1.基于材料损伤理论与磨损耦合的接触疲劳失效分析方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1、使用光学形貌测量仪对齿轮表面微观形貌测量并提取沿齿廓方向上的二维表面粗糙度；
步骤2、基于ABAQUS平台建立二维齿轮副接触有限元模型，使用PYTHON程序将提取的二维表面粗糙度导入到二维齿轮副接触有限元模型中的小齿轮齿廓上，得到含有二维表面粗糙度的小齿轮齿廓，大齿轮齿廓保持光滑形貌；
步骤3、使用ABAQUS的材料本构关系自定义子程序UMAT定义齿轮材料参数及材料本构关系，该材料本构关系反映出微观形貌作用下材料弹塑性响应及材料损伤的耦合；
步骤4、使用ABAQUS的网格移动子程序UMESHMOTION读取二维齿轮副滚动接触过程中的接触压力、滑移距离以及接触点的坐标，并使用Archard磨损模型计算磨损量及更新齿廓节点坐标；
步骤5、基于临界平面法，计算每个齿轮材料点的临界平面，以及该临界平面上的剪应变幅值、正应变幅值和正应力均值；使用Brown-Miller多轴疲劳准则计算每个载荷循环产生的疲劳损伤，随着载荷循环次数的增加，根据每个载荷循环的疲劳损伤计算总损伤并使用总损伤更新材料属性中的弹性模量、硬化模量与屈服强度。
2.根据权利要求1所述的接触疲劳失效分析方法，其特征是：在步骤1中，使用光学测量仪观察齿轮表面微观形貌，在齿轮节线附近沿齿宽方向分别取若干位置点进行观察，测量齿轮节点处的表面形貌，并选取齿廓方向的表面形貌获取二维表面粗糙度。
3.根据权利要求2所述的接触疲劳失效分析方法，其特征是：在步骤3中，所述齿轮材料参数及材料本构关系为：
屈服条件为：
J2-Q＝0
式中，Q表示屈服面的初始半径，J2表示随动强化模型中的VonMises等效应力，其值等于：
式中，α表示屈服面中心的背应力张量，s是偏应力张量，D是损伤量；
总应变张量ε为：
ε＝εe+εp
式中，εe表示弹性应变张量，εp表示塑性应变张量；
应力张量σ为：
σ＝(1-D)Cεe
式中，C表示四阶弹性张量；
塑性应变率为：
式中，表示塑性比例系...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘怀举，张博宇，朱才朝，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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