風電機組傳動鏈疲勞分析

　　將齒輪和鍵作為一體進行網格劃分（圖7）。鍵和鍵槽之間施加接觸條件。在軸的輸入部分上輸入轉矩參數(shù)。運用SANTECH 的有限元程序SAMCEF 進行模擬，讀出應力分析的結果（圖8）。根據(jù)分析結果，發(fā)現(xiàn)在軸的某些地方，最大應力超過了屈服應力。這能夠說明軸最終斷裂的原因。

圖6 轉矩、反力和輸入面支持

圖7 軸和鍵槽上的網格

圖8 應力結果

　　5 疲勞過程
　　為了能夠計算使用壽命，必須獲取軸上每一節(jié)點應力張量的歷史。在這個簡單的介紹中，假設扭轉應力隨著既定的時間信號變化（圖9）。
　　彎曲應力也隨著相同的時間信號變化，且與轉矩交替進行。兩種應力應該作用在同一材料面上，因此垂直于軸心線。根據(jù)有限元分析，按照兩種不同的載荷工況計算主要應力。然后，根據(jù)方程式
計算每一時間步長的主要應力。模擬中使用的時間信號是600秒。這會產生一個與時間有關的、相應的應力曲線。然后，在這個曲線上使用“雨流法”程序獲得相應的循環(huán)。對于每一個循環(huán)，計算每一個載荷循環(huán)的斷裂損傷（Eq.1）。根據(jù)Wöhler圖或者S-N 線（也稱作Haigh 圖）找出相應載荷循環(huán)次數(shù)。然后把損傷累加起來以得到所用時間信號內的總損傷。最后預測給定部分的使用壽命。
 

圖9 扭轉應力隨時間變化曲線（SAMCEF Mecano）