介观尺度下风电齿轮的疲劳损伤演化机理 - 张建宇; 杨灿; 张侣倛 (北京工业大学学报, 2022)
O346.5; 为了全面解析风电齿轮的疲劳损伤演化机理,以某1.5 MW风力发电机高速级齿轮为研究对象,基于Voronoi图与多晶体组织的几何相似性,建立介观尺度下的齿面模型,采用内聚力单元模拟晶界对基体的割裂作用,引入双线性分离曲线作为评判损伤的依据.采用周期跳跃的加载方式模拟齿面接触载荷的循环累积效应,仿真预测接触疲劳裂纹的萌生位置及其疲劳寿命,并探讨风速变化和齿面间摩擦因数对疲劳裂纹演化的影响.结果表明,齿轮在疲劳损伤初期的演化速率较慢,随着损伤量的不断累积,其损伤速率逐渐加快.针对研究对象,在距齿面深度0.13、0.27 mm处最先出现裂纹,并伴随接触应力的循环加载逐渐扩展,最终于齿面形成典型的剥落破坏.此外,通过对比分析还可以发现,高风速和齿间润滑不良均显著降低齿轮的寿命.