基于有限元仿真的直齿轮齿根裂纹扩展规律分析方法技术

本发明专利技术提供一种基于有限元仿真的直齿轮齿根裂纹扩展规律分析方法；首先利用ANSYS建立齿轮仿真模型；然后在此模型基础上完成载荷加载、划分网格、设置边界条件及应力求解及等工作；再将模型导入FRANC3D中，得到齿轮齿根裂纹的扩展路径和方向、裂纹扩展过程中的应力强度因子变化及裂纹寿命预测等数据；最后通过分析有限元仿真的结果得到直齿轮齿根裂纹扩展的规律。本发明专利技术基于数值模拟的方法研究了直齿轮齿根裂纹的扩展规律，不仅跟踪了裂纹扩展情况，还得到了裂纹尖端应力强度因子的分布规律及疲劳寿命预测曲线，不仅具有较高的计算精度，而且实验速度更快，效率更高，为齿轮齿根裂纹扩展的深度研究带来方便。

【技术实现步骤摘要】
基于有限元仿真的直齿轮齿根裂纹扩展规律分析方法
本专利技术涉及齿根疲劳裂纹扩展
，具体涉及一种基于有限元仿真的直齿轮齿根裂纹扩展规律分析方法。
技术介绍
齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动，任何材料和结构的齿轮都不可避免地存在着裂纹或类似于裂纹的缺陷，它们的存在和扩展，降低了齿轮的承载能力，继而影响了工程机构的安全与总体质量。大量实验表明，齿根裂纹是导致齿轮齿断裂最大的影响因素。目前国内外对齿轮的研究主要集中在对齿轮强度的分析，而对齿轮裂纹扩展规律的研究较少。因此，需要对齿根裂纹扩展展开更深入的研究。目前采用的相关物理实验方法对实验环境要求较为苛刻，实验成本较高，且耗时长，并不是一种理想可行性方式。在此现状下，利用有限元分析软件及断裂分析软件进行疲劳裂纹扩展模拟研究，在仿真条件切近实际情况下能有效避免实验方式的弊端。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术采用有限元模拟的方式，提出一种基于有限元仿真的直齿轮齿根裂纹扩展规律分析方法，包括以下步骤：步骤1：根据直齿轮的齿轮参数，利用有限元分析软本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于有限元仿真的直齿轮齿根裂纹扩展规律分析方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：根据直齿轮的齿轮参数，利用有限元分析软件建立直齿轮的有限元仿真模型；/n步骤2：在有限元仿真模型中对齿根裂纹扩展区域进行三角形单元网格的划分；/n步骤3：对有限元仿真模型设置仿真条件，并验证仿真条件的有效性，包括：/n步骤3.1：在单齿啮合最高点A处施加载荷，载荷的方向垂直于A点的齿廓；/n步骤3.2：边界条件设定为内齿圈、边界固定，加载方式设置为静态加载；/n步骤3.3：通过应力求解分析验证仿真条件的有效性，当仿真条件有效时，输出设置有仿真条件的有限元仿真模型，当仿真条件无效时，重新设置仿真条件，所...

【技术特征摘要】
1.一种基于有限元仿真的直齿轮齿根裂纹扩展规律分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：根据直齿轮的齿轮参数，利用有限元分析软件建立直齿轮的有限元仿真模型；
步骤2：在有限元仿真模型中对齿根裂纹扩展区域进行三角形单元网格的划分；
步骤3：对有限元仿真模型设置仿真条件，并验证仿真条件的有效性，包括：
步骤3.1：在单齿啮合最高点A处施加载荷，载荷的方向垂直于A点的齿廓；
步骤3.2：边界条件设定为内齿圈、边界固定，加载方式设置为静态加载；
步骤3.3：通过应力求解分析验证仿真条件的有效性，当仿真条件有效时，输出设置有仿真条件的有限元仿真模型，当仿真条件无效时，重新设置仿真条件，所述仿真条件包括施加的载荷、设定的边界条件；
步骤4：利用断裂分析软件，对设置有仿真条件的有限元仿真模型进行齿根裂纹的扩展模拟，得到齿根裂纹扩展的寿命预测值。


2.根据权利要求1所述的一种基于有限元仿真的直齿轮齿根裂纹扩展规律分析方法，其特征在于，所述步骤4包括：
步骤4.1：将设置有仿真条件的有限元仿真模型导入裂纹分析软...

【专利技术属性】
技术研发人员：张眸青，李旭，司山水，马辉，李响，孙超，张殿华，韩月娇，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21