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Fatigue Simulation Using Phase-Field Modeling to Predict the Crack Propagation Direction for Tooth Root Failure of Helical Gears

Martini, Daniel und Reischmann, Lisa (2024) Fatigue Simulation Using Phase-Field Modeling to Predict the Crack Propagation Direction for Tooth Root Failure of Helical Gears. FEniCS 2024, 2024-06-12 - 2024-06-14, Oslo, Norwegen.

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Kurzfassung

The concept of geared turbofans has proven to significantly increase the efficiency of aero engines. The idea of this concept is to decouple fan and low pressure turbine by a planetary gearbox. To show airworthiness of such a planetary gearbox, the containment of failing gears has to be ensured, which is only possible, when bursting of high energy parts is avoided. Bursting of planetary gears may occur, when gear tooth root cracks propagate towards the shaft. Consequently, the crack path of fatigue cracks at the tooth root needs to be predicted correctly. In this talk, we present an approach to predict crack paths originating from gear tooth roots, which is implemented in FEniCSx and which is based on phase-field modeling of fatigue. To reduce the computational costs and speed up the numerical simulations, the phase-field model is just applied to a sector-shaped sub-model, which is driven by a global gear model. Furthermore, a cycle jump technique is incorporated to extrapolate history variables related to phase-field modeling of fatigue. Additionally, the mechanical loading of gears, that is centrifugal and gear line loads need to be applied within the FEniCSx-framework. Furthermore, initial numerical simulations are shown which illustrate possible influences on the crack propagation direction.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206439/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Fatigue Simulation Using Phase-Field Modeling to Predict the Crack Propagation Direction for Tooth Root Failure of Helical Gears
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Martini, Danieldaniel.martini (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-5772-6172NICHT SPEZIFIZIERT
Reischmann, Lisalisa.reischmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:13 Juni 2024
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Phase-Field Modeling, Fatigue, Tooth Root Fatigue, Helical Gear
Veranstaltungstitel:FEniCS 2024
Veranstaltungsort:Oslo, Norwegen
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:12 Juni 2024
Veranstaltungsende:14 Juni 2024
Veranstalter :Simula Research Laboratory, Oslo, Norwegen
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Werkstoffe und Herstellverfahren
Standort: Augsburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Test und Simulation für Gasturbinen > Virtuelle Turbine und numerische Methoden
Hinterlegt von: Martini, Daniel
Hinterlegt am:20 Dez 2024 12:25
Letzte Änderung:20 Dez 2024 12:25

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