[发明专利]一种考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元建模方法

摘要

本发明公开了一种考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元建模方法，它包括以下步骤：1、获取渗碳硬化齿轮的硬度梯度曲线；2、获得不同深度下的初始残余应力；3、使用Matlab数值分析软件，编写该齿轮轮廓的曲线方程，生成数据点，导入Proe软件生成几何模型，再将几何模型导入Abaqus有限元软件；4、得到材料随深度变化的屈服极限曲线；5、通过应力转换法，将测得的沿齿轮齿廓和齿宽方向的初始残余应力转换为沿有限元模型中坐标轴的初始残余应力；6、对模型进行切分以及划分网格，然后将齿轮的屈服极限以及初始残余应力导入齿轮模型中。本发明解决了建立考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元建模的难题，能提高有限元分析的精度。

主权项

1.一种考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元建模方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、采用经典的Thomas硬度梯度公式，获取渗碳硬化齿轮的硬度梯度曲线；步骤2、采用X射线残余应力衍射仪对齿轮轮齿沿齿宽和齿廓方向的初始残余应力进行测量，并采用腐蚀法对齿轮表面进行腐蚀，进而获得不同深度下的初始残余应力；步骤3、使用Matlab数值分析软件，编写该齿轮轮廓的曲线方程，生成数据点，导入Proe软件生成几何模型，并将几何模型导入Abaqus有限元软件，为构建有限元模型做准备；步骤4、根据步骤1获得的硬度梯度曲线，由材料硬度与屈服极限的关系，得到材料随深度变化的屈服极限曲线；步骤5、通过应力转换法，将测得的沿齿轮齿廓和齿宽方向的初始残余应力转换为沿有限元模型中各坐标轴的初始残余应力；步骤6、利用二次开发软件，对模型进行切分以及划分网格，然后将齿轮的屈服极限以及初始残余应力导入齿轮模型中，然后根据有限元分析的需要，在约束设置模块释放模型沿z轴的旋转自由度或在该轴上施加转矩，并约束其他方向的自由度，从而构建考虑不均匀特性的渗碳硬化齿轮有限元模型。