بررسی تجربی و عددی رشد ترک فرسودگی در دندان دنده ترک دار

شبیه‌سازی عددی برای تحلیل رشد ترک فرسودگی در دنده با کدهای المان محدود کننزبرگ ANSYS (ANSYS، پنسیلوانیا، USA)و FRANC۳D (شکستگی تحلیل، Inc.، نیویورک، USA) انجام شد و تست فرسودگی متناظر نیز انجام گرفت. در طول شبیه‌سازی، محل ماکزیمم تنش ایجاد شده توسط نیروی خارجی برای اولین بار توسط کد ANSYS تعیین شد و سپس نتایج به‌دست‌آمده وارد FRANC3D شدند تا رشد ترک را تحلیل کنند. نتایج آنالیز شده وارد کد ANSYS و مجددا برای محاسبه تنش و ضریب شدت تنش در مراحل زیر می‌شوند. پس از چندین دور تحلیل، نتایج انتشار ترک فرسودگی به دست آمد. بررسی‌ها نشان می‌دهند که مود ترک I در طول رشد ترک غالب است و فاکتور شدت تنش با افزایش طول رشد ترک و یک سری از مقطع عرضی دندانه دندانه بدست می‌آید. نتایج شبیه‌سازی تطابق خوبی با یافته‌های تجربی دارند.

Abstract

The numerical simulation was conducted to analyse the fatigue crack growth in gear with the finite element codes ansys (ANSYS, Inc. Canonsburg, Pennsylvania, USA.) and franc3d (Fracture Analysis Consultants, Inc. Ithaca, New York, USA.), and the corresponding fatigue test was also carried out. During the simulation, the location of maximal stress induced by the external force was first determined by the code ansys, and then the obtained results were imported into the franc3d to analyse the crack growth. The analysed results were input into the codes ansys and franc3d again to compute the stress and the stress intensity factor in the following steps. After several rounds of analysis, the results of the fatigue crack propagation were obtained. The investigations show that the crack mode I is dominant during the crack growth and the stress intensity factor KI raises with increase of crack growth length and a series of quarter‐elliptical cross sections of the ruptured gear toot