曹宇光，张士华，刘海超，张卿

（1.中国石油大学储运与建筑工程学院，山东青岛 266580;2.胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营 257017）

大型开式齿轮损伤强度数值模拟分析

曹宇光1，张士华2，刘海超2，张卿1

（1.中国石油大学储运与建筑工程学院，山东青岛 266580;2.胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营 257017）

以某自升式平台齿轮、齿条升降系统为原型，基于数值模拟方法研究损伤对于大型开式齿轮强度的影响。利用有限元软件ANSYS建立自升式平台齿轮、齿条三维模型，定义齿轮表面硬化层与基体材料属性，用弹塑性方法分析平台在预压工况下齿轮、齿条的应力分布并将其与弹性分析结果进行对比。建立磨损、点蚀、裂纹齿轮模型并进行啮合模拟分析，研究不同损伤形式对于齿轮强度的影响。结果表明:齿面损伤的存在改变了啮合过程中轮齿上应力应变的分布，磨损使得塑性变形增大;点蚀和裂纹造成局部应力集中，将不同程度地降低齿轮的承载能力。

自升式平台;开式齿轮;接触应力;有限元方法

自升式平台作为海洋油气资源开发的基础性设施和海上生产作业和生活的基地，其安全性能是确保海上油气生产和作业人员人身安全的重要保障［1］。自升式平台主要采用齿轮、齿条升降系统，为大型开式低速重载齿轮，在多种工况下长时间处于承受重载的状态，因此其强度是关系整个平台安全性能的一个重要因素［2］，齿面出现的损伤会扩展，进一步造成齿轮失效，影响生产甚至造成重大安全责任事故［3］。……