[發明專利]隨機載荷下齒輪彎曲疲勞時變可靠性分析方法

有效

• 申請號: 202110705897.8
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113591340B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 鄧海龍;于歡;劉行;劉兵;康賀銘;李永平;李明凱
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G16C60/00;G16C10/00;G06F111/08;G06F111/10;G06F119/02;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 田高潔

本發明涉及齒輪疲勞可靠性技術領域，隨機載荷下齒輪彎曲疲勞時變可靠性分析方法，包括以下步驟：步驟S1：基于齒輪隨機載荷譜得到等效變幅載荷譜；步驟S2：獲取疲勞狀態損傷函數；步驟S3：基于所述疲勞損傷狀態函數構建等效變幅載荷下萌生時變可靠性模型；步驟S4：獲取隨機變量雙參數微分方程；步驟S5：基于隨機變量雙參數微分方程構建等效變幅載荷下擴展時變可靠性模型；步驟S6：整合萌生時變可靠性模型和擴展時變可靠性模型得到等效變幅載荷下可靠性分析模型；步驟S7：將待測齒輪的加載時間輸入所述可靠性分析模型，輸出齒輪隨機載荷下可靠度。本發明考慮確定性因素和不確定性因素，實現了齒輪隨機載荷下可靠度的預測。

技術領域

本發明涉及齒輪疲勞可靠性分析領域，特別是隨機載荷下齒輪彎曲疲勞時變可靠性分析方法。

背景技術

目前在可靠性領域廣泛被人認可的應力-強度干涉模型，可用于齒輪彎曲疲勞可靠性建模與分析，但其所表示的可靠度只能表示某一時刻下應力和強度的相對大小關系的概率特征，而不能體現零部件于全壽命周期內隨機載荷下的可靠度變化特性，因此其僅僅是“靜態”的可靠度。

由于齒輪的運動過程中有較多的不確定性因素存在，即使在同一種工況下也會產生不同的效能，疲勞壽命相差較大。因此需要根據齒輪在運動過程中自身的損傷、強度、應力變化，基于裂紋萌生-擴展階段，慮及各項不確定性因素的影響，從而計算隨機載荷下未來某一時刻的可靠度指標。

發明內容

本發明旨在提供隨機載荷下齒輪彎曲疲勞時變可靠性分析方法，以準確地預測齒輪彎曲疲勞可靠性在未來任意時刻的可靠度，從而有助于齒輪實現既定功能，提升機械系統安全性。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

隨機載荷下齒輪彎曲疲勞時變可靠性分析方法，包括以下步驟：

步驟S1：基于齒輪隨機載荷譜得到等效變幅載荷譜，執行步驟S2；

步驟S2：獲取等效變幅載荷下疲勞狀態損傷函數，其中，所述疲勞狀態損傷函數用于表示齒輪的狀態；

步驟S3：基于所述等效變幅載荷下疲勞損傷狀態函數構建等效變幅載荷下萌生時變可靠性模型；

步驟S4：獲取隨機變量雙參數微分方程，其中，所述隨機變量受確定性參數和不確定性參數影響；

步驟S5：基于所述隨機變量雙參數微分方程構建等效變幅載荷下擴展時變可靠性模型；

步驟S6：整合所述等效變幅載荷下萌生時變可靠性模型和所述等效變幅載荷下擴展時變可靠性模型得到等效變幅載荷下可靠性分析模型；

步驟S7：將待測齒輪的加載次數輸入所述等效變幅載荷下可靠性分析模型，輸出可靠度，其中，若可靠度越大，則可靠性越好，若可靠性越小，則可靠度越低。

優選的，步驟S2中，獲取所述等效變幅載荷下疲勞狀態函數的方法包括以下步驟：

步驟S21：基于齒輪彎曲疲勞部位的局部應力狀態分析以及齒輪材料特征參數，構建等效變幅載荷下萌生壽命預測模型，其中，通過應力狀態分析可以得到應力集中因子、應力幅值、殘余應力，所述齒輪材料特征參數包括FGA半徑；

步驟S22：將所述等效變幅載荷下萌生壽命預測模型與等效變幅荷載下齒輪加載的循環次數相結合，構建等效變幅加載下萌生累積損傷模型；

步驟S23：通過對所述等效變幅加載下萌生累積損傷模型進行處理，得到等效變幅載荷下疲勞損傷狀態函數。

優選的，所述等效變幅載荷下萌生壽命預測模型具體公式為：