Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Correlation study between FEA and physical testing for a hypoid gear set
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Solid Mechanics (Dept.).
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Korrelationsstudie mellan finita element-simulering och fysiska testresultat för en hypoidväxel (Swedish)
Abstract [en]

This thesis describes a correlation study of gear tooth bending stresses between physical testing and Finite Element modelling. It was conducted after a discovery at GKN that there were inconsistencies between the measured and calculated tooth root stresses for a hypoid gear set. The aim of the thesis was to investigate to what extent the stresses are correlated and if the program used is reliable for bending stress calculation. This would then be used to create S/N-curves for the gear set.

The correlation was studied for several different aspects of the gear set. The contact pattern for the gear set was compared visually for a range of torque levels to see how well they matched and if this would contribute to the discrepancy. The root bending stress had been measured using a number of strain gauges in the root of the teeth. The location of these strain gauges was measured using a digital microscope and coordinate-measuring machine and the strain in the corresponding location in the Finite Element model was evaluated.

The calculated contact pattern showed a slight under-approximation for lower torque levels but the agreement increased with increasing torque levels. The stress showed good correlation in the highly stressed middle area of the tooth for both the pinion and the ring gear while the lowly stressed heel and toe were worse. As the maximum stress is the deciding factor for bending fatigue the program was deemed reliable and the results used to evaluate fatigue life for the gear set.

Abstract [sv]

Detta examensarbete beskriver en korrelationsstudie för böjspänningen i kuggrötter där finita element-simuleringar jämförs med fysiska testresultat. Korrelationsstudien utfördes då GKN upptäckte att det var inkonsekvent överensstämmelse mellan uppmätta och beräknade böjspänningar i kuggroten i en hypoidkuggväxel. Syftet var således att säkerställa till vilken grad spänningarna var korrelerade och om det program som använts är pålitligt vad gäller böjspänningsberäkningar.

Ett flertal aspekter undersöktes i korrelationsstudien. En okulär jämförelse mellan det den beräknade och den uppmätta kontaktarean gjordes för ett intervall av momentnivåer för att fastställa hur väl de stämde och för att se om det kunde bidra till diskrepansen i spänningsjämförelsen. Böjspänningen mättes i testet med ett antal trådtöjningsgivare monterade i kuggroten. Dessa givares position mättes upp med hjälp av ett digitalt mikroskop och en koordinatmätningsmaskin. Samma spänning mättes sedan upp i motsvarande område i den finita element-modellen.

Den uppmätta kontaktarean var något underskattad för låga momentnivåer men vid högre nivåer var korrelationen god. I områden med hög böjspänning i kuggroten var korrelationen mellan test och simulering god. I kuggtändernas tå och häl var korrelationen sämre. Då det intressanta området är det med hög spänning ansågs programmet var tillräckligt exakt för att användas för att skapa utmattningsdiagram från testdata.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 54 p.
National Category
Applied Mechanics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-190100OAI: oai:DiVA.org:kth-190100DiVA: diva2:1017681
External cooperation
Subject / course
Solid Mechanics
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-10-04 Created: 2016-08-08 Last updated: 2016-10-04Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2841 kB)118 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2841 kBChecksum SHA-512
b9b7b9421e46f39ab12e86cf8501dc5a753616fcfc1b4af08045f347dead7f62c41438f895b4ec6160b0cbca871167cf681dd9315ab54fdaff4a515baa05d4b7
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Solid Mechanics (Dept.)
Applied Mechanics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 118 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 90 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf