[发明专利]考虑晶体微结构力学的齿轮接触疲劳分析方法

权利要求书

1.考虑晶体微结构力学的齿轮接触疲劳分析方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、通过使用齿轮副在节点处的几何参数，使用ABAQUS平台建立二维平面应变有限元模型；

步骤2、使用显微镜观察出齿轮材料的晶粒度图像，确定晶体微结构在不同深度位置的尺寸大小；

步骤3、使用MATLAB软件生成晶体微结构尺寸沿深度梯度分布的晶体微结构分布图，同时将晶体微结构分布添加到二维平面应变有限元模型中；

步骤4、使用Fatemi-Socie多轴疲劳准则计算某一载荷条件下的疲劳损伤，得出关键接触区域任一点处的疲劳损伤值，通过最大疲劳损伤值，判断齿轮接触疲劳失效位置；

所述的Fatemi-Socie多轴疲劳准则为：

D_FS,max＝max(D_FS,i)

式中D_FS,i代表第i个滑移面的疲劳损伤值，D_FS,max代表晶体微结构的疲劳损伤值，是晶体微结构所有滑移面疲劳损伤值的最大值，是滑移面上的塑性剪应变幅值，i代表第i个滑移面；齿轮钢材是典型的BCC结构，每个晶体微结构中包含6个{110}滑移面，每个滑移面上有两个滑移方向，k′代表材料常数，σ_y代表屈服强度，σ_n表示滑移面的法向正应力，该正应力的计算方法为：

式中σ_p(t)表示滑移面上任意一点的应力状态，σ_xx为x方向正应力，σ_yy为y方向正应力，σ_zz为z方向正应力，τ_xy为x-y平面切应力，τ_xz为x-z平面切应力，τ_yz为y-z平面切应力，n_x,n_y,n_z为滑移面所在平面的方向余弦，σ_n表示滑移面的法向正应力。

2.根据权利要求1所述的考虑晶体微结构力学的齿轮接触疲劳分析方法，其特征是，在步骤1中，所述的二维平面应变有限元模型的参数的计算方法为：

r＝r₁r₂/(r₁+r₂)

式中，r₁，r₂为两齿轮接触位置的曲率半径，r为二维平面应变有限元模型的综合曲率半径，E₁，E₂为两齿轮的弹性模量，E为二维平面应变有限元模型的等效弹性模量，υ₁，υ₂为两齿轮的泊松比。