ضریب شدت تنش در چرخ‌دنده ترک‌دار فولادی و ماده هدفمند در جعبه دنده خودرو

نویسندگان

چکیده

در این تحقیق، شروع ترک و نفوذپذیری آن، در دندانه چرخ‌دنده برای جعبه دنده خودرو بررسی شده است. دندانه‌ای با ترکی در ریشه آن، در نرم‌افزار ABAQUS شبیه‌سازی شد. سپس ضریب شدت تنش (ض.ش.ت.) در نوک ترک برای حالت‌های مختلف بارگذاری محاسبه شد. ض.ش.ت. در نوک ترک برای چرخ‌دنده ساخته‌ شده از فولاد و چرخ‌دنده ساخته‌شده از ماده هدفمند به دست آمده و باهم مقایسه شده‌اند. تأثیر موقعیت بار دندانه، هندسه ریشه دندانه و نفوذ توزیع بار روی پهلوی دندانه بر ض.ش.ت. بررسی شده است. نتایج عددی نشان می‌دهند که ترک می‌تواند از مکان‌های متفاوتی در ریشه دندانه آغاز و در امتداد مسیرهای خاص رشد نماید؛ به طوری که با در نظر گرفتن ترک به اندازه مشخص در ریشه دندانه می‌توان نشان داد که ض.ش.ت. حالت اول بیشترین مقدار را نسبت به ض.ش.ت. حالت‌های دوم و سوم به خود اختصاص می‌دهد، لذا بیشتر شکست‌ها برای چرخ‌دنده‌ها در حالت اول است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Stress intensity factor in single cracked gears made of steel and functionally graded materials in vehicle gearbox

نویسندگان [English]

  • M.R. Torshizian
  • M. Molazem
چکیده [English]

The fracture problem in gears with cracks on the root of the gear teethes has been considered in this article. The problem was solved by the finite element method, using the ABAQUS software. Then, the stress intensity factor at the tip of cracks was calculated for different loading conditions. The stress intensity factor at the tip of cracks for steel gears and gears made of functionally graded materials were obtained and compared. The position of the indentation load, the geometry of the tooth root and the tooth flank load distribution on the stress intensity factor was investigated. Numerical results showed that by considering the size of the crack in the tooth root, the value of the stress intensity factor, mode I, was bigger than mode II and mode III.

کلیدواژه‌ها [English]

  • stress intensity factor
  • Root gear teeth
  • crack growth