确定失效分析的仿真过程
一，分析来样：
来样材质：H
齿轮参数：2M直齿圆柱齿轮无变位。
齿轮工艺：下料-锻造-粗加工-热处理-磨加工-抛丸
供货材料直径：80mm
寿命设计：主动轮17亿次，从动轮万次
齿轮失效状态：装配后使用15h断裂，裂纹源在齿根表面。
齿轮失效来样照片：下图
二，材料分析：
化学成分分析表：
化学成份
C
Si
Mn
S
P
Cr
Ni
Mo
成份要求
0.18-0.23
0.15-0.35
0.7-0.9
≤0.
≤0.04
0.4-0.6
0.4-0.7
0.15-0.25
成份结果
0.20
0.30
0.85
0.
0.
0.55
0.65
0.21
材料符合标准ASTMA29/A29M-04
对材料晶粒度，带状组织进行检测：
检测项目
级别
结果
晶粒度
8
合格
带状组织
1
合格
带状组织符合标准GB/T.1-，晶粒度符合标准GB/T-
三，齿轮动力学分析
1,将齿轮组代入workbench，设置接触条件，对齿轮全齿接触应力进行分析，求解结果如下图：
注：求解结果仅供参考（客户保密）
分析可以得到：齿轮节圆，齿根处接触应力符合设计要求，无应力过大情况。
2,将齿轮组代入adams，设置接触条件，对齿轮进行运行干涉，动态载荷分析，求解结果如下图：
注：求解结果仅供参考（客户保密）
分析可以得到：齿轮运动无干涉，动态载荷符合设计要求。
四，Dante热处理工艺仿真分析
齿轮热处理工艺过程及曲线示意图
热处理曲线示意图
热处理仿真参数设置：
1,齿轮网格划分：
2,将工艺数据代入dante。
3,求解分析数据
热处理组织分析数据
渗碳结果
残余奥氏体含量分布
铁素体含量分布
回火马氏体分布
分析可以得到：
齿轮正常的的热处理组织分布
奥氏体心部铁素体分布最大3％左右
残余奥氏体分布最大9％左右
回火马氏体分布最大96％左右
应力变形分析数据：
X向应力结果
X向变形位移
Y向应力结果
Y向变形位移
Z向应力结果
Z向变形结果
1,对热处理应力进行全过程分析，在淬火各个阶段内拉应力均小于材料瞬时抗拉强度。
2,热处理最终变形符合技术要求。
五，表面组织分析：
对断裂齿轮表面裂纹源组织进行金相分析，金相结果如下：
检测项目
要求
结果（最大）
合格/不合格
非马组织
≤0.02mm
0.mm
合格
晶间氧化
≤0.02mm
0.mm
合格
六，齿轮表面检查：
对同批次齿轮进行外观检查，发现齿根处有粗大加工痕迹。根据齿轮断裂状态也可以大体判断裂纹源在齿根处。
分析结论：
1,对齿轮进行宏观分析，开裂源在齿根表面，对表面开裂的问题点展开分析。
2,使用dante热处理仿真可以分析齿轮热处理工艺，能够得到组织分布，确定工艺无明显异常。
3,通过对齿轮全齿轮接触面分析，动态载荷分析，结果符合齿轮设计要求，排除因齿轮齿根接触应力过大，或设计载荷分布问题导致的齿轮断裂
4,对材料进行分析，排除因材料问题导致的断裂失效情况。
5,对齿轮表面进行金相组织分析，非马及晶间氧化符合要求，排除因表面组织不良造成的表面开裂。
6,经表面检查，齿根处有粗大加工刀痕，不但出现了失效裂纹源，还严重降低了齿根疲劳强度。此次断裂失效为粗大加工刀痕导致的齿轮提前开裂失效。
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