风电行星架微动疲劳寿命分析及计算

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微动疲劳经常发生在伴有相对微小滑动的接触构件中,在工程实际中很常见,我们通常所见的螺栓连接、铆接以及过盈连接等,在相互接触表面都很容易发生微动,从而导致微动疲劳破坏,微动疲劳会大大降低零部件的使用寿命,因此在进行设计时必须要高度注意。风力发电行星架与法兰的连接结构,设计时采用了过盈连接,经有限元分析在过盈配合的接触面两端产生了微动滑移,为了确保行星架的使用寿命,需要对行星架和法兰的过盈连接处进行微动疲劳分析并计算微动疲劳寿命。首先通过均匀试验的方法对原始载荷谱进行筛选,得到能够使行星架产生滑移的载荷,经过有限元计算后,根据接触表面一周的应力分布确定最危险截面。然后根据接触界面端的奇异应力场中心路径的应力分布情况通过应力奇异性参数来判定裂纹的萌生。分析微动疲劳破坏的机理,选择最危险的载荷加载顺序。最后计算微动磨损量并对有限元模型进行修正,建立分步施加磨损量与直接施加最大磨损量两种修正模型,分别得到接触界面的接触应力和切向应力分布,继而求得应力强度因子变化范围,并将其与材料的临界应力强度因子变化范围进行比较来判断裂纹的扩展情况。比较两种不同施加磨损量的计算结果,得到实际载荷作用下的疲劳裂纹扩展情况。结果表面:在实际载荷以最危险的加载顺序加载情况下,分步施加磨损与直接施加最大磨损情况下裂纹分别扩展至279μm和300.4μm后都将停止扩展,直接施加磨损的计算结果裂纹长度较长,用这种方法计算的结果偏于保守。最终计算得到的结果显示,行星架的微动疲劳寿命满足设计要求。
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