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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：1296 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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