残余应力作用下弧齿锥齿轮裂纹扩展仿真分析

Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique（2022）

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Abstract

为探究淬火残余应力对弧齿锥齿轮裂纹扩展的影响,建立弧齿锥齿轮三维数值模型.首先,基于扩展有限元法(XFEM)模拟不同工况下齿根裂纹扩展路径;其次,采用热力耦合法得到淬火残余应力,将其作为初始条件求解应力强度因子.分析残余应力作用下应力强度因子随不同载荷、不同裂纹长度的演化规律,揭示残余应力对裂纹扩展的影响机理.结果表明,残余拉应力对轮齿基体裂纹扩展起促进作用;弧齿锥齿轮在靠近轮齿大端的裂纹扩展速率大于小端的扩展速率.

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