[发明专利]渗碳硬化齿轮弹塑性接触疲劳点蚀与剥落风险预测方法

权利要求书

1.渗碳硬化齿轮弹塑性接触疲劳点蚀与剥落风险预测方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、根据齿轮材料的硬度曲线和硬度与屈服强度的线性关系，计算得到齿轮材料局部屈服强度；

步骤2、依据齿轮副的几何参数，将啮合位置的接触状态简化为二维接触模型，同时基于ABAQUS平台建立该模型；

步骤3、基于Python编程语言和齿轮材料局部屈服强度，为二维接触模型添加材料属性；

步骤4、根据齿轮的材料和Dang Van多轴应力准则，结合齿轮的具体工况，计算齿轮齿面下的Dang Van等效应力；

步骤5、以Dang Van等效应力除以齿轮材料局部屈服强度，得出关键接触区域任一点处的疲劳失效风险值；根据疲劳失效风险值在不同区域相对大小和最大值所在的深度位置预测点蚀或剥落失效的风险。

2.根据权利要求1所述的渗碳硬化齿轮弹塑性接触疲劳点蚀与剥落风险预测方法，其特征是，在步骤1中，所述的齿轮材料局部屈服强度为：

σ_YS(y)＝-90.7+2.876HV(y)

式中，y代表沿齿面向下的深度，σ_YS(y)为齿轮材料局部屈服强度，HV(y)为沿深度y分布的维氏硬度值。

3.根据权利要求2所述的渗碳硬化齿轮弹塑性接触疲劳点蚀与剥落风险预测方法，其特征是，在步骤2中，所述的二维接触模型参数的计算方法为：

R＝R₁R₂/(R₁+R₂)

式中，R₁，R₂为两齿轮接触位置的曲率半径，R为综合曲率半径，E₁，E₂为两齿轮的弹性模量，E为等效弹性模量，υ₁，υ₂为两齿轮的泊松比。

4.根据权利要求3所述的渗碳硬化齿轮弹塑性接触疲劳点蚀与剥落风险预测方法，其特征是，在步骤3中，所述的为二维接触模型添加材料属性的方法为：

将二维接触模型中的柔性体，使用Python编程语言进行分层，为每一层添加不同的屈服强度。

5.根据权利要求4所述的渗碳硬化齿轮弹塑性接触疲劳点蚀与剥落风险预测方法，其特征是，在步骤4中，所述的Dang Van等效应力计算方法为：

τ_max(θ,t)+ασ_h(t)＝σ_equi,DangVan(y)

式中σ_equi,DangVan(y)是Dang Van等效应力，τ_max(θ,t)为最大剪应力幅值，σ_h(t)为水静应力，α是材料参数，τ_-1是扭转疲劳极限，σ_-1是弯曲疲劳极限，σ₁、σ₂和σ₃是第一主应力、第二主应力和第三主应力；

τ(θ,t)＝τ_xy(cos²θ-sin²θ)+(σ_y-σ_x)sinθcosθ

τ_max(θ,t)＝max{τ_a(θ,t)＝|τ(θ,t)-τ_m|}

式中，τ(θ,t)是材料点瞬时剪应力，τ_xy是x-y平面剪应力，σ_x是x轴向正应力，σ_y是y轴向正应力，θ代表剪应力幅值达到最大值的平面与滚动方向之间的夹角；τ_a(θ,t)是剪应力幅值，τ_m是剪应力均值。

6.根据权利要求5所述的渗碳硬化齿轮弹塑性接触疲劳点蚀与剥落风险预测方法，其特征是，在步骤5中，所述的疲劳失效风险值为：

式中A_ff(y)为疲劳失效风险值。