[发明专利]随机载荷下齿轮弯曲疲劳时变可靠性分析方法

权利要求书

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S2；

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；

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；

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；

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。

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，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拟合参数。

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。

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。