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大模数淬火齿条表面裂纹扩展规律及寿命预测研究

作者:路卫兵,俞歌,程熊豪,等 日期:2020-03-03/span> 浏览:1263 查看PDF文档

大模数淬火齿条表面裂纹扩展规律及寿命预测研究*
路卫兵1,俞歌1,程熊豪2,3,石端伟2,3*,张阳2,3
(1.中国长江三峡集团有限公司,北京 100038;2.武汉大学 动力与机械学院,湖北 武汉 430072;
3.水力机械过渡过程教育部重点实验室,湖北 武汉 430072)
摘要:针对大模数齿条的疲劳寿命难以精确计算问题,对大模数表面淬火齿条的裂纹扩展规律进行了研究。建立了含共线初始双裂纹的齿条FRANC3D模型,齿条啮合区离散为15个区域载荷;分析了表面感应淬火齿条硬度分布、残余压应力分布对疲劳裂纹扩展寿命的影响,推导了齿条的断裂韧度KIC与应力强度因子门槛值ΔKth;运用FRANC3D软件,对双共线初始裂纹在三种水平间距下的裂纹扩展、联通、继续扩展过程进行了仿真,得出了应力强度因子幅值ΔK随裂纹深度a扩展的表达式;根据裂纹扩展速率da/dN与ΔK、KIC、ΔKth的关系,预测了三峡升船机齿条的寿命N。研究结果表明:齿条满足疲劳寿命要求,但表面感应淬火降低了齿条的疲劳寿命;硬度分布对于裂纹扩展的促进作用大于残余压应力的抑制作用。
关键词:大模数齿条;表面淬火;FRANC3D;应力强度因子;疲劳扩展寿命

中图分类号:TH132.41;TH123+.3        文献标识码:A       文章编号:1001-4551(2020)01-0044-05


本文引用格式:
路卫兵,俞歌,程熊豪,等.大模数淬火齿条表面裂纹扩展规律及寿命预测研究[J].机电工程,2020,37(1):44-48.
LU Wei-bing, YU Ge, CHENG Xiong-hao, et al. Surface crack growth and life prediction of large modulus quenched rack[J].Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2020,37(1):44-48.
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