[发明专利]变幅载荷下齿轮接触疲劳寿命可靠性评估方法及装置

权利要求书

1.变幅载荷下齿轮接触疲劳寿命可靠性评估方法，其特征在于：包括：

S101、基于经验公式计算齿轮最大接触应力；

S102、基于数值计算理论及等效边界条件，建立二维啮合齿轮静态模型和二维啮合齿轮动态模型，分别获得对应的齿轮最大接触应力；

S103、基于所述二维啮合齿轮静态模型和二维啮合齿轮动态模型所得的最大接触应力分别与经验公式所得的最大接触应力进行比较，确定最佳数值计算模型；

S104、基于非线性损伤函数构建变幅载荷下齿轮接触疲劳裂纹萌生寿命评估模型；

S105、基于Paris公式、裂纹扩展角度、齿轮材料硬度及裂纹尖端应力强度因子，构建变幅载荷下齿轮接触疲劳裂纹扩展寿命评估模型；

S106、根据变幅载荷下齿轮萌生+扩展失效模式构建齿轮接触疲劳全寿命评估模型；

S107、基于载荷及强度关系，结合所述变幅载荷下齿轮接触疲劳裂纹萌生寿命评估模型、齿轮接触疲劳裂纹扩展寿命评估模型和齿轮接触疲劳全寿命评估模型，分别建立以萌生为主的齿轮接触疲劳寿命状态方程、以扩展为主的齿轮接触疲劳寿命状态方程以及齿轮接触疲劳全寿命状态方程；

S108、通过一次二阶矩法对可靠性指数进行求解，对比所述三种状态方程的可靠性指数的差异，明确基于变幅载荷下齿轮接触疲劳全寿命评估模型的可靠性评估方法精度最高；

步骤S104中所述变幅载荷下齿轮接触疲劳裂纹萌生寿命评估模型为：

其中N_pre为齿轮接触疲劳萌生寿命，∑n_j为已使用寿命，N_fj为σ_j应力级所对应的疲劳寿命，σ_max为最大应力，σ_rs为表面残余应力，N_fmax为最大应力σ_max所对应的疲劳寿命，σ_j为加载应力，为修正系数，σ_s为屈服强度；

步骤S105中所述变幅载荷下齿轮接触疲劳裂纹扩展寿命评估模型为：

其中N_p为齿轮接触疲劳裂纹扩展寿命，a₀为初始裂纹长度；a_c-i为对应某一幅值下裂纹扩展长度；H_b为齿轮整体硬度；H_L为齿轮局部硬度；C为裂纹扩展速率的系数；m为裂纹扩展速率的指数，η_HV为硬度因子；τ_max-i为应力区内最大应力；ε为孔洞系数；K_t为孔洞形状系数；η为基体组织修正系数，U(a)为裂纹闭合效应系数，a为半裂纹长度,d为与应力比和循环比相关的指数。

2.根据权利要求1所述的变幅载荷下齿轮接触疲劳寿命可靠性评估方法，其特征在于：步骤S106中所述齿轮接触疲劳全寿命评估模型为：