22653

تعيين ضريب شدت تنش در چرخ‌دنده ترك‌دار سيستم انتقال قدرت خودرو به روش تابع وزن دوبعدي

كارشناسي ارشد

سازه بدنه خودرو

1399/3/13

دكتر حامد سعيدي گوگرچين

خودرو

يكي از مهمترين عوامل خرابي در سيستم هاي انتقال قدرت ، شكست ناشي از خستگي دندانه چرخدنده ها مي باشد. بعضا اين خرابي ها باعث آسيب هاي فاجعه بار در سيستم مي شود. بررسي عوامل ايجاد ترك و شكست دندانه و همچنين الگوريتم هاي رشد ترك در دندانه چرخدنده ، راهكار مناسبي براي تشخيص و پيشگيري از اينگونه آسيب ها مي باشد. در اين پژوهش يك رابطه تابع وزن دوبعدي براي محاسبه ضريب شدت تنش در ترك هاي ربع بيضوي ريشه دندانه چرخدنده كه تحت خمش خستگي قرار گرفته اند، ارائه شده است. با استفاده از اين روش مي توان نقاط بحراني ضريب شدت تنش در جبهه ترك ربع بيضوي را با دقت بيشتري مشخص نموده و الگوريتم بهتري براي رشد ترك در نسبت منظر و عمق هاي مختلف ارائه نمود. بدين منظور با مدلسازي عددي چرخدنده ابتدا ناحيه بيشينه تنش براي مشخص نمودن ناحيه شروع ترك تعيين شده و سپس با مدلسازي چرخدنده تركدار تحت بارگذاري يكنواخت واحد روي سطح ترك ربع بيضوي ، ضرايب شدت تنش مرجع به منظور استخراج ضرايب تابع وزن بدست آمده است. سپس با بارگذاري هاي خطي ، سهموي و مكعبي روي سطح ترك در مدلسازي عددي ، صحت نتايج ضريب شدت تنش استخراج شده با روش تابع وزن دوبعدي نشان داده شده است. همچنين تاثير پارامترهاي هندسي نسبت منظر و عمق ترك بر ميزان ضريب شدت تنش و نقطه بحراني روي جبهه ترك بررسي شده است.

1399/09/08

Stress intensity factor determination of automotive cracked gear transmission using 2D weight function method

6/3/2021 12:00:00 AM

Gears are critical components and have a key role in mechanical transmissions, they are frequently used for power and motion transmission. One of the most common gear failures is caused by crack propagation due to bending fatigue in gear tooth root. Because tooth fracture is much anticipated due to high bending stress in tooth root. In order to study gear bending fatigue cracks, their fracture behavior should be investigated. Consequently the precise stress intensity factor (SIF) calculation remarkably helps ascertaining crack propagation path and gear lifetime prediction. There has been quiet few investigations about using 3D FE models to calculate SIF for elliptical surface cracks in gear tooth moreover 2D weight function has never been utilized to extract SIF for cracked gear tooth. The efforts in this literature is to show the application of 2D weight function for SIF approximation of quarter elliptical corner cracks in spur gear tooth root due to bending fatigue. Furthermore to validate the extracted SIFs with FE results for various ranges of crack depth and aspect ratios as well as linear and non-linear loadings on crack surface to evaluate the privilege of 2D weight functions for 2D stress distribution on cracks virtual surface.