随机载荷下齿轮弯曲疲劳时变可靠性分析方法与流程

技术特征：
1.随机载荷下齿轮弯曲疲劳时变可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：基于采样齿轮随机载荷谱得到等效变幅载荷谱，执行步骤；步骤s2：获取等效变幅载荷下疲劳状态损伤函数，其中，所述等效变幅载荷下疲劳状态损伤函数用于表示齿轮的状态，执行步骤s3；步骤s3：基于所述等效变幅载荷下疲劳损伤状态函数构建等效变幅载荷下萌生时变可靠性模型，执行步骤s4；步骤s4：获取随机变量双参数微分方程，其中，所述随机变量受确定性参数和不确定性参数影响，执行步骤s5；步骤s5：基于所述随机变量双参数微分方程构建等效变幅载荷下扩展时变可靠性模型，执行步骤s6；步骤s6：整合所述等效变幅载荷下萌生时变可靠性模型和所述等效变幅载荷下扩展时变可靠性模型得到等效变幅载荷下可靠性分析模型，执行步骤s7；步骤s7：将待测齿轮的加载次数输入所述等效变幅载荷下可靠性分析模型，输出可靠度，其中，若可靠度越大，则待测齿轮的可靠性越高，若可靠度越小，则待测齿轮的可靠度性越低。2.根据权利要求1所述的随机载荷下齿轮弯曲疲劳时变可靠性分析方法，其特征在于，步骤s2中，获取所述等效变幅载荷下疲劳状态函数的方法包括以下步骤：步骤s21：基于齿轮弯曲疲劳部位的局部应力状态分析以及齿轮材料特征参数，构建等效变幅载荷下萌生寿命预测模型，其中，通过应力状态分析可以得到应力集中因子、应力幅值、残余应力，所述齿轮材料特征参数包括fga半径；步骤s22：将所述等效变幅载荷下萌生寿命预测模型与等效变幅荷载下齿轮加载的循环次数相结合，构建等效变幅加载下萌生累积损伤模型；步骤s23：通过对所述等效变幅加载下萌生累积损伤模型进行处理，得到等效变幅载荷下疲劳损伤状态函数。3.根据权利要求2所述的随机载荷下齿轮弯曲疲劳时变可靠性分析方法，其特征在于，所述等效变幅载荷下萌生寿命预测模型具体为：式中，n
f
为疲劳寿命，r
fga
为fga半径，r为应力比，k
t
为应力集中因子，σ
r
为残余应力，σ
a
为应力幅值，m、η、α为拟合参数。4.根据权利要求3所述的随机载荷下齿轮弯曲疲劳时变可靠性分析方法，其特征在于，所述等效变幅加载下萌生累积损伤模型具体为：式中，n
i
为应力为σ
i
时的循环加载次数，n
fi
为应力为σ
i
时的疲劳寿命，d
e
(n
i
)为应力为σ
i
时循环n
i
次后的损伤量。5.根据权利要求4所述的随机载荷下齿轮弯曲疲劳时变可靠性分析方法，其特征在于，所述等效变幅加载下疲劳损伤状态函数具体为：当g(n)＞0时，表示齿轮处于安全状态，当g(n)＜0时，表示齿轮处于失效状态，当g(n)＝0时，表示齿轮处于为极限值。6.根据权利要求5所述的随机载荷下齿轮弯曲疲劳时变可靠性分析方法，其特征在于，步骤s4中，获取所述随机变量双参数微分方程的方法为：基于等效变幅载荷下应力及强度变化曲线，考虑确定性因素及不确定性因素对随机变量的双重影响，得到双参数影响指标，建立随机变量双参数微分方程，其中，所述双参数影响指标包括随机率和稳定率，所述随机率反映不确定因素的影响，所述稳定率反映确定因素的影响。7.根据权利要求6所述的随机载荷下齿轮弯曲疲劳时变可靠性分析方法，其特征在于，获取所述等效变幅载荷下应力及强度变化曲线的方法包括以下步骤：步骤s71：将微米级多晶结构与齿轮基本参数结合，构建多晶结构二维有限元模型，其中，所述齿轮基本参数包括模数、齿数、压力角；步骤s72：通过对所述多晶结构二维有限元模型进行有限元分析，得到等效变幅载荷下齿轮弯曲疲劳裂纹扩展路径；步骤s73：通过对所述裂纹扩展路径进行等效变幅载荷下应力分析和强度分析，得到应力及强度分析结果；步骤s74：通过对应力以及强度分析结果进行变化曲线数值模拟，得到等效变幅载荷下应力及强度变化曲线。8.根据权利要求7所述的随机载荷下齿轮弯曲疲劳时变可靠性分析方法，其特征在于，所述双参数微分方程具体为：式中，x为随机变量，λ为稳定率，δ为随机率，n为齿轮的循环次数。9.根据权利要求8所述的随机载荷下齿轮弯曲疲劳时变可靠性分析方法，其特征在于，所述等效变幅载荷下可靠性分析模型具体为：式中，n为循环加载次数，g为第n次循环加载后的g(n)的值，p
g
(g,n)为g(n)的瞬时节点概率密度函数，和分别为强度和应力的对数。

技术总结
本发明涉及齿轮疲劳可靠性技术领域，随机载荷下齿轮弯曲疲劳时变可靠性分析方法，包括以下步骤：步骤S1：基于齿轮随机载荷谱得到等效变幅载荷谱；步骤S2：获取疲劳状态损伤函数；步骤S3：基于所述疲劳损伤状态函数构建等效变幅载荷下萌生时变可靠性模型；步骤S4：获取随机变量双参数微分方程；步骤S5：基于随机变量双参数微分方程构建等效变幅载荷下扩展时变可靠性模型；步骤S6：整合萌生时变可靠性模型和扩展时变可靠性模型得到等效变幅载荷下可靠性分析模型；步骤S7：将待测齿轮的加载时间输入所述可靠性分析模型，输出齿轮随机载荷下可靠度。本发明考虑确定性因素和不确定性因素，实现了齿轮随机载荷下可靠度的预测。实现了齿轮随机载荷下可靠度的预测。实现了齿轮随机载荷下可靠度的预测。


技术研发人员：邓海龙 于欢 刘行 刘兵 康贺铭 李永平 李明凯
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：2021.06.24
技术公布日：2021/11/2