地铁列车减速器直齿轮弯曲疲劳有限元分析与试验

为研究地铁列车减速器小齿轮齿根部受力情况及弯曲疲劳裂纹萌生的机理,通过建立齿轮副有限元模型,对齿轮啮合过程进行瞬态动力学分析,得到了齿轮啮合过程中齿根处的应力-时间历程进而对齿根弯曲疲劳行为进行了试验研究。瞬态动力学分析表明,小齿轮齿根处在啮合过程中受到脉动循环载荷的作用,最大拉应力出现在齿轮啮合至分度圆时;且齿根处最大主应力的方向为沿齿根切线方向。齿根弯曲疲劳试验结果表明,裂纹在齿根弧线的中间位置萌生,方向为齿根切线的垂直方向。结合有限元分析结果可发现,齿根处裂纹在最大拉应力幅值位置萌生,其扩展行为受最大拉应力的主导。为进一步优化齿轮的设计、制造工艺及材料的选择提供了依据。     

18CrNiMo渗碳齿轮接触疲劳强度试验研究

18CrNiMo渗碳齿轮材料在工程机械领域有十分重要的用途,但是在可靠性设计时,缺乏该合金材料的接触疲劳试验数据。为此,对该合金钢材料的齿轮在机械封闭流齿轮试验台架上进行了接触疲劳强度试验,采用了快速测定法和常规成组法相结合的试验方案。对试验数据进行了处理,拟合出了该种材料齿轮的R-S-N曲线,并得到了不同可靠度下的接触疲劳应力极限,为该材料齿轮的寿命设计和可靠性设计提供了参考。     

37SiMn2MoV调质齿轮弯曲疲劳可靠性试验

论述３７ＳｉＭｎ２ＭｏＶ调质齿轮齿弯曲疲劳强度的可靠性试验研究。该试验是在英国制造的ＥＭＲ－１６０３型电磁谐振疲劳试验机上进行的,分４个应力级,每个应力级的试验样本不秒于６个,在试验数据基础上,拟合出Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线及方程,最后求得不同可靠度下３７ＳｉＭｎ２ＭｏＶ调质齿轮轮齿的弯曲疲劳强度极限。     

沥青混凝土弯曲疲劳试验疲劳损伤分析

针对现有沥青混合料疲劳损伤试验时直接依据刚度或模量计算损伤值而无法真实反映材料微观损伤特性的不足,提出应用反分析方法以得到沥青混凝土的疲劳损伤演化规律。其步骤是：根据沥青混凝土疲劳损伤模型,得到三点弯曲梁试件疲劳损伤力学理论经典解;根据疲劳试验数据确定沥青混凝土材料疲劳损伤模型中的特征参数。应用非线性有限元方法,模拟计算并分析试件疲劳损伤过程中的弯拉应力、挠度、损伤变量、裂纹扩展速率等的变化规律,并预测沥青混凝土试件疲劳寿命及失稳断裂时的裂纹长度。研究结果表明：疲劳寿命的数值模拟结果与试验结果较吻合,证明了所提出的沥青混凝土疲劳损伤模型的合理性和有效性。     

威布尔分布随机载荷下齿轮弯曲疲劳试验分析

根据齿轮传动过程中普遍承受的三参数威布尔分布载荷谱,编制了试验用随机变幅疲劳载荷谱,在MTS电液伺服疲劳试验机上利用成组试验方法完成了该随机载荷作用下齿轮弯曲疲劳试验,得到了特定变异系数三参数威布尔分布载荷谱下齿轮弯曲强度的S-N曲线。试验结果证明,在服从三参数威布尔分布随机载荷谱下,随机变幅疲劳试验得出的轮齿疲劳寿命远低于恒载荷疲劳试验得出的疲劳寿命。对随机载荷下的齿轮设计的疲劳极限的理论值进行了预测,并与试验结果进行了比较。随机载荷下的理论值与试验结果相吻合,因此可以通过随机载荷谱的载荷比例系数去推断随机载荷下齿轮弯曲疲劳强度值。     

铝合金车轮弯曲疲劳寿命的仿真分析与试验研究

该文运用有限元分析软件ABAQUS,对某铝合金车轮旋转弯曲疲劳寿命进行了仿真分析,得出易于产生疲劳裂纹的应力集中点及其最大应力值。其次,采用疲劳寿命名义应力法建立了铝合金车轮的S-N曲线,计算应力集中点的应力幅与平均应力,将等效应力幅取对数代入S-N曲线,预测所分析铝合金车轮的疲劳寿命。最后,进行了改进前后铝合金车轮的旋转弯曲疲劳台架试验,验证了仿真结果。分析表明,名义应力法可以较好预测铝合金车轮的疲劳寿命。     

基于弯曲和径向疲劳试验的车轮仿真分析

车轮在设计完成后,需要进行弯曲和径向疲劳物理试验,检验是否满足疲劳寿命的要求。为解决这种开发模式周期长、成本高的问题,基于弯曲和径向疲劳物理试验的方法,使用Creo和Ansys Workbench软件对材质为A356、规格为16×7 J的某型铝合金车轮,建立三维模型和有限元模型。给出仿真流程和仿真思路,采取静态分析模拟动态分析的方式,预测车轮疲劳寿命和安全系数。仿真结果表明,两种试验仿真中最大应力出现的位置与物理试验的位置相一致,验证了有限元方法预估车轮寿命的有效性,从而可以根据分析结果对车轮进行优化设计。     

准端面圆弧齿轮弯曲强度的有限元分析

应用三维有限单元法，对准端面圆弧齿轮齿根应力进行了计算，得到了沿齿高最大弯曲应力与设定齿厚比和设定螺旋角β0的关系，并将其与目前广泛采用的法面圆弧齿轮相比较，计算结果表明，准端面圆弧齿轮基本上是沿齿高方向等强度分布，优于法面圆弧齿轮。     

Ti-6Al-4V钛合金弯曲疲劳行为与损伤机理研究

研究了Ti-6Al-4V(TC4)钛合金在不受轴向拉应力作用下的弯曲疲劳行为,设计了悬臂梁弯曲疲劳试验机对TC4钛合金进行弯曲疲劳试验,利用ABAQUS有限元模拟软件结合损伤模型模拟预测TC4钛合金的弯曲疲劳寿命.通过对TC4钛合金进行7种不同弯曲疲劳幅值下的试验与模拟,研究了TC4钛合金在弯曲疲劳过程中的应力分布与损...     

35CrMo调质齿轮弯曲疲劳可靠性试验

论述35CrMo调质齿轮轮齿弯曲疲劳强度的可靠性试验研究．该试验是在英国制造的1603型电磁谐振疲劳试验机上进行的的，分4个应力级，每个应力缓的试验样本不少于7个.在试验数据基础上，拟合出R-S-N曲线及方程，最后求得不同可靠度下35CrMo调质齿轮轮齿的弯曲疲劳强度极限，     

基于ANSYS的减速机齿轮有限元分析

采用有限元法研究齿轮轮齿在受到不同载荷的情况下,其齿根弯曲应力和应变的变化情况。结果表明,在静载荷的作用下,齿轮齿根处的最大弯曲应力和最大应变都在许可的范围之内;而当齿轮受到冲击,在动载荷作用下,齿根处的应力大于齿轮材料的屈服极限。结合对断齿形貌的分析,可推断出轮齿的断裂是在出现疲劳裂纹后受冲击载荷作用而产生的过载断裂。     

双压力角非对称齿廓齿轮齿根弯曲应力的有限元分析

推导出双压力角非对称渐开线齿轮系统全齿廓方程,以及在单、双齿啮合上、下界点处坐标和载荷角的计算公式,编制了相应的参数化程序.对实例的有限元分析表明非对称渐开线齿轮的齿根弯曲强度比对称齿轮有较大提高.计算结果揭示了由于时变啮合刚度的影响齿根弯曲应力在一个啮合周期的变化规律.     

喷丸和电解抛光对齿轮弯曲疲劳强度的影响

为提高渐开线齿轮齿根承载能力,研究了喷丸强度、喷丸覆盖率、电解抛光对齿根圆角表面完整性和齿轮弯曲疲劳极限的影响规律.依据啮合原理和APDL语言,对齿条型刀具展成的齿轮进行了参数化有限元建模,应用ANSYS/FE-SAFE软件对齿轮进行弯曲疲劳强度的仿真计算,并通过单齿弯曲疲劳试验进行了验证.结果表明:通过软件仿真的渗碳淬火齿轮弯曲疲劳极限载荷与试验结果相比偏大；对齿轮齿根进行喷丸,并非喷丸强度和喷丸覆盖率越高越好,而是存在最佳的喷丸工艺参数；对齿轮喷丸后再进行电解抛光,可以改善表面完整性,进一步提高齿轮的弯曲疲劳强度,但强化效果受初始喷丸工艺参数的影响.     

圆柱齿轮弯曲应力数值模拟与影响因素分析

以直齿圆柱齿轮为研究对象,首先利用ANSYS有限元软件建立模型,对齿轮弯曲应力进行数值模拟。然后采用正交实验设计方法设计实验,通过直观和方差分析方法研究齿宽、齿数、扭矩对弯曲应力的影响。最后利用多元线性回归原理建立齿轮弯曲应力数学模型。结果表明,ANSYS数值模拟所得的齿轮弯曲应力与传统理论公式计算结果接近,说明仿真实验可信。在正交实验设计中,扭矩的极差最大,即对齿轮弯曲应力的影响最大,齿数次之,齿宽对齿轮弯曲应力的影响程度最小,可忽略不计。计算结果验证了回归方程的可靠性。该研究为变速器齿轮传动装置设计提供了有益参考。     

内配型钢圆钢管混凝土构件受弯性能分析计算

采用有限元软件ABAQUS建立内配型钢钢管混凝土受弯构件力学模型,借助已有试验验证模型的合理性,在此基础上研究该类构件在弯矩作用下的变形规律、受力过程和破坏模态,分析构件材性、型钢含钢率、型钢截面形式等参数对内配型钢钢管混凝土受弯构件极限承载力及抗弯刚度的影响;引用欧洲规范中组合柱抗弯承载力计算公式进行计算,并将计算结果与已有试验结果及有限元模拟结果进行对比,二者吻合良好,说明欧洲规范中组合柱抗弯承载力计算公式可用于该类构件的设计计算.研究结果可为内配型钢钢管混凝土受弯构件设计提供参考.     

商用车转向器支架疲劳寿命仿真分析

为了揭示转向器支架的破坏机理,在整车实际运行工况下计算转向器支架最大受力,并在此基础上建立了转向器支架的有限元模型,在转向器质量和最大转向力矩的共同作用下对转向器支架进行静强度分析;根据S-N曲线方法、正弦载荷谱和Radioss工具对转向器支架进行疲劳寿命分析;最后将仿真结果与实际破坏形式及理化分析结果进行对比。结果表明:转向器支架满足静强度要求,但是存在局部寿命不足、一致性差的问题;仿真分析与工程实际具有较好的吻合性。     

少齿数齿轮副的有限元分析

结合渐开线斜齿轮和少齿数齿轮设计理论,对少齿数齿轮副各参数进行选取,建立少齿数齿轮副的三维模型,进行少齿数齿轮副的接触有限元分析,得到了少齿数齿轮副传动过程中接触区域和轮齿接触应力。通过对比两种齿面接触强度计算方法,初步验证了以下界点作为齿面接触强度计算点的合理性,为少齿数齿轮副的优化设计和齿面接触强度公式的建立提供参考依据。     

中合金铬钼渗氮轴承钢旋转弯曲疲劳性能研究

为了研究化学热处理对大型轴承疲劳性能的影响规律,对中合金铬钼轴承钢进行离子渗氮处理和旋转弯曲疲劳(RBF)试验。以双真空熔炼(VIM+VAR)的中合金铬钼轴承钢作为实验材料,分析经调质处理(930℃+550℃)后的组织和经离子渗氮后的相组成,分析经过旋转弯曲疲劳试验后断口形貌及裂纹萌生机理,构建表面缺陷与疲劳断裂机理之间的关系。实验结果表明:实验钢经过调质处理后组织为回火索氏体,主要析出M2C型和M3C型碳化物;渗氮后渗氮层中化合物层主要由CrN和Fe4N(γ′相)组成,厚度约为16μm,其不利于基体的疲劳性能提升;实验钢渗氮后的RBF极限为947MPa,较未渗氮试样旋转弯曲疲劳极限提升19.4%;渗氮层中化合物层始裂及非金属夹杂物始裂为主要的两种起裂方式,化合物层和表层粗糙度对渗氮后实验钢的疲劳寿命影响较大。研究结果可为提高中合金铬钼轴承钢的疲劳性能提供实验及理论依据。     

钢制球罐有限元疲劳分析设计

针对1000 m^3钢制球罐,采用ANSYS软件,按照两种不同的有限元建模和网格划分方案,进行了疲劳分析设计.结果表明,两种方案可行,并且能够相互对比验证,从而为工程中对球罐进行疲劳分析设计提供了参考.     

20CrMnTi齿轮钢的点蚀敏感性及裂纹萌生风险

利用弱腐蚀倾向的溶液环境,控制20CrMnTi钢产生有限的亚稳态蚀点分布.运用电化学噪声法,研究了20CrMnTi钢亚稳态蚀点的萌生规律,结合ANSYS有限元计算,导入真实腐蚀形貌,对比研究了不同腐蚀条件下蚀孔周边的应力分布与裂纹萌生风险.结果表明,20CrMnTi具有较高的点蚀敏感性,其亚稳态蚀点集中在杂质相边缘优先形核,随Cl-浓度的升高,点蚀孕育期明显缩短,点蚀敏感性增大.不同Cl-浓度下引起的形核速率上升会缩短蚀点间距,表面微裂纹易连接蚀点而发生扩展,增大裂纹萌生风险.