用振动相位信息提取齿轮疲劳裂纹特征

本文根据齿轮局部啮合刚度变化引起振动信号时间的延迟,指出振动信号的时域相位跳变信息反映齿轮疲劳裂纹特征,并且利用希尔伯特变换原理由解析信号提取相位,通过对齿轮疲劳裂纹实测,这个特征在诊断齿轮故障中得到证实。     

用振动信号分析诊断齿轮齿根疲劳裂纹

对运行中的齿轮箱进行轮齿根部早期疲劳裂纹的诊断在许多领域中有重要意义。这种诊断的一种简单、快速方法就是振动信号分析。本文通过理论分析和实验验证讨论了三种齿根部疲劳裂纹诊断的振动信号分析方法。     

齿轮疲劳裂纹特征及诊断方法

本文以齿轮为研究对象，对齿轮齿根裂纹的表现特征及其诊断方法进行了研究，综合运用多种方法对齿轮振动信号进行了分析，成功地识别出了齿轮裂纹的存在。     

齿轮疲劳裂纹萌生与扩展行为研究现状

齿轮传动的综合效率直接制约着交通、建筑、风电等领域的发展质量,因此,对齿轮传动功率、负载能力以及预期寿命等的要求在逐步提高;然而,齿轮疲劳失效极大地限制了现代齿轮设备的性能与可靠性。综合论述了齿轮疲劳裂纹萌生与扩展行为现状,对齿轮失效的主要形式和原因进行介绍;归纳了影响齿轮疲劳强度的因素,总结了齿轮裂纹3种类型以及裂纹萌生与扩展的原因和方法;归纳了现有的齿轮疲劳裂纹模拟方法,描述了齿轮疲劳中的微结构力学行为,以提高对齿轮疲劳的特征和机制的理解;分析了在齿轮疲劳试验下的剩余使用寿命,并对如何避免齿轮裂纹产生提出了一些建议。     

TC21钛合金的疲劳裂纹扩展研究

建立了新型损伤容限性钛合金TC21的疲劳裂纹扩展模型;研究了疲劳裂纹扩展速率da／dN与疲劳裂纹扩展门槛值之间的关系。该模型预测了TC21钛合金的疲劳裂纹扩展速率,其预测结果与实验结果非常吻合。     

高强度钢的疲劳裂纹门槛值实验研究

以轴承钢为例对高强度钢的疲劳裂纹开裂和门槛值进行了仔细研究，提出了该类材料门槛值的理论计算公式，考虑了如应力比、应力集中、曲率半径等影响脆性开裂的主要因素，并给出了实验验证，两者非常吻合。     

齿轮齿根疲劳裂纹扩展特性和剩余寿命研究

以某渐开线圆柱齿轮为对象,基于有限元法对其齿根疲劳裂纹的扩展进行了数值模拟。首先通过对一对健康齿的啮合分析确定其啮合过程中齿根部位弯曲应力最大点,并将其作为裂纹起始点。据此将其分割为裂纹块和非裂纹块。在裂纹块预制初始裂纹并重生网格,裂纹块网格采用等参奇异单元,裂纹块和非裂纹块之间通过多点约束连接不匹配节点。利用有限元分析得到裂纹扩展过程中应力强度因子变化情况,并根据最大周向应力准则计算疲劳裂纹扩展角度,模拟齿根裂纹扩展轨迹,依据Paris公式对齿根疲劳裂纹剩余寿命进行预估。分析了载荷大小和初始裂纹长度对剩余寿命的影响。     

基于断裂力学的疲劳裂纹扩展速率公式研究

对疲劳裂纹扩展速率公式的研究已有50余年的历史,但是这些公式中均含有物理意义不明确、需由实验确定的常数,通过对三个常用公式和一个新近得到公式的分析比较,验证了新近得到公式的正确普适性、参数易求性及公式物理意义的明确性,进而可预测不同材料的疲劳裂纹扩展速率.     

基于试验数据的疲劳裂纹扩展门槛值研究

试验确定门槛值是最常用和最基本的方法,裂纹闭合使其准确性受到质疑。文中总结基于试验数据确定门槛值的方法,依据高低压一体化转子材料的疲劳门槛值试验和疲劳裂纹稳定扩展数据,对不同确定方法进行比较。结果发现高压端(high-pressure zone,HP)门槛值比低压端(low-pressure zone,LP)大,最大载荷法、简易方法和近似公式确定的门槛值偏大,而由Paris公式直接外推所得门槛值过小,近似公式计算的门槛值准确性不高。通过分析晶粒尺寸对裂纹扩展路径的影响,认为高压端与低压端门槛值不同是由于裂纹闭合程度不同引起的,粗糙度诱发裂纹闭合占主导作用。     

20CrMnTi齿轮钢疲劳裂纹扩展试验与数值模拟研究

为了研究20CrMnTi齿轮钢的疲劳裂纹扩展问题,首先,将材料20CrMnTi制成紧凑拉伸试样,在疲劳拉伸试验机上进行载荷比R=0.3的疲劳裂纹扩展试验;然后,应用数值模拟软件Abaqus对疲劳裂纹扩展过程进行数值模拟.结果表明,数值模拟结果和试验结果具有相同的变化趋势,二者的差别在误差允许范围内;数值模拟方法能够很好地描述紧凑拉伸试样疲劳裂纹扩展过程.为20CrMnTi齿轮钢疲劳裂纹扩展过程及疲劳寿命的研究提供了一种有效的试验和模拟分析方法.     

高强度钢的疲劳裂纹门槛值实验研究

以轴承钢为例对高强度钢的疲劳裂纹开裂和门槛值进行了仔细研究，提出了该类材料门槛值的理论计算公式，考虑了如应力比、应力集中、曲率半径等影响脆性开裂的主要因素，并给出了实验验证，两者非常吻合。     

齿轮传动装置轮齿疲劳裂纹的故障诊断

一对齿轮在运转过程中产生振动,即使在载荷完全不变的条件下也产生振动.本文以一个带有原动机、工作机的齿轮传动系统为对象,建立了一个八质量系统的动力学模型.对齿轮在疲劳裂纹状态下的振动加速度曲线所反映的特征进行了分析,其结论对轮齿疲劳裂纹的故障诊断具有一定意义.     

一种估算疲劳裂纹扩展门槛值△Kth的新方法

从断裂力学角度导出了一个估算疲劳裂纹扩展门槛值△K_(th)的新公式:其中α是材料常数,对金属材料α=0.05～0.10。以上式估算的疲劳门槛值与一些材料的实验测试值相当一致,并能较好地解释一些实验现象。这表明该式有一定的适用性。     

有机玻璃疲劳裂纹扩展定量分析

采用断裂力学方法分析了有机玻璃裂纹尖端应力分布及银纹微纤化断裂机理 ,由此建立的力学模型所得到的疲劳裂纹扩展表达式 ,能较好地拟合有机玻璃疲劳裂纹扩展实验数据。而由裂纹扩展实验数据通过线性回归计算得出的裂纹扩展系数 B和理论门槛值 ΔKth可分别定量描述有机玻璃在中部区和近门槛区的扩展行为 ,且 B值与有机玻璃拉伸性能之间存在确定的函数关系 ,认为这两个参数可作为评估有机玻璃疲劳裂纹扩展行为的基本参量。     

直齿轮弯曲疲劳裂纹的扩展行为预测与分析

以渐开线圆柱齿轮为研究对象,在其齿根部存在初始裂纹的前提下,研究齿根疲劳裂纹扩展特性及其寿命;将齿轮啮合过程的动力学计算等效为多个啮合位置的静力分析,得到不同位置的应力强度因子;根据线弹性断裂力学,将裂纹扩展过程线性等效,以K判据分析裂纹是否发生扩展,根据Paris准则计算裂纹扩展量,采用最大周向应力准则确定裂纹扩展角度,得到整个计算周期的应力强度因子、疲劳裂纹扩展路径及疲劳寿命;采用高频试验台对齿轮进行疲劳试验,得到齿轮的疲劳扩展路径,与有限元计算结果进行对比验证;最后分别分析了初始裂纹的尺度、位置和载荷的不同对疲劳裂纹的扩展及疲劳寿命的影响。     

16MnR钢的高温疲劳裂纹扩展门槛值研究

对16MnR钢在250℃和300℃下的疲劳裂纹扩展门槛值进行了测试和分析,得到了两种温度下的疲劳裂纹扩展门槛值,并分析两种温度下门槛值不同的原因。结果表明:16MnR钢在300℃时的门槛值高于250℃时的门槛值,分析认为16MnR钢在250℃和300℃门槛值不同是由于氧化作用引起裂纹闭合程度不同造成的。     

高温疲劳短裂纹萌生与扩展的实验研究

对2．25Cr-1Mo合金钢进行高温疲劳表面短裂纹的观测试验，采用中断试验和复膜方法观测短裂纹萌生扩展的演化过程，研究短裂纹数密度和平均长度随循环次数及载荷条件的变化特征。结果表明，高温疲劳损伤是由晶界孔洞开始的，晶界孔洞相互联结合体形成细观组织短裂纹；短裂纹在接近应力轴垂直方向的晶界上随机萌生和扩展；在寿命前期和中期疲劳损伤以裂纹萌生为主要形式，寿命后期由于裂纹数目增多，裂纹间合体效果增强，促使主裂纹迅速形成和长大，从而导致最终的疲劳失效；加载应变范围越大或温度越高，裂纹萌生和扩展越快，寿命越短。     

不同碳含量的CrNiMo钢疲劳裂纹扩展特性

三种不同碳含量的ＣｒＮｉＭｏ 钢的疲劳扩展试验结果表明,随着钢中碳含量升高,裂纹扩展速率升高。回归分析表明,ＣｒＮｉＭｏ 钢的疲劳裂纹扩展速率符合以下公式：ｄａ／ｄｎ＝ Ｂ（ｄｋ－ ｄｋｔｈ ）２ ,其中疲劳裂纹扩展系数Ｂ值可以由材料拉伸性能估算。该式的有效性还以不同应力比下的疲劳裂纹扩展数据进行了验证。     

应力比对套管钻井用J55钢疲劳裂纹扩展行为的影响

利用电液伺服疲劳试验机及扫描电镜研究了应力比对J55钢疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:在相同裂纹扩展长度处,随着应力比R的增大,疲劳裂纹扩展速率明显减小;在较低的ΔKeff区,应力比R对裂纹扩展速率的影响不显著,随着ΔKeff的升高,应力比对裂纹扩展速率的影响越来越显著;在相同的Kmax下,裂纹扩展速率随着应力比的增加而明显减小;随着应力比的增大,在高Kmax区,韧性断口的韧窝逐渐由抛物线状转变为等轴状。