undefined

Analysis of rolling contact and tooth root bending fatigue in a new high-strength steel: Experiments and micromechanical modelling

Julkaisuvuosi

2024

Tekijät

Ren, Sicong; Biswas, Abhishek; Marjamaa, Vuokko; Vallejo-Rodriquez, Luis; Ronkainen, Helena; Lindroos, Matti

Tiivistelmä

To find materials that meet the future requirements of increasing load density in wind turbine gear structures, the commonly used reference material, 18CrNiMo7-6, and another high-strength steel were analysed. Their fatigue properties were studied through rolling contact fatigue (RCF) and gear tooth root bending fatigue (TRBF) tests. The reference steel exhibited better fatigue performance under RCF conditions compared to the new steel; however, it was outperformed by the new steel under TRBF conditions. This study aims to understand gear contact fatigue at the microscopic level, moving beyond the macroscopic focus that dominates current research literature. To establish the causal link between the varied fatigue performance observed in these materials, we proposed a multiscale modelling workflow based on crystal plasticity. This crystal plasticity framework is combined with the fatigue indicator parameter (FIP) to explore the fatigue resistance of materials subjected to RCF and TRBF conditions. Emphasis has been placed on the role of retained austenite (RA) in fatigue performance. Utilizing representative elementary volumes (REVs) generated based on statistically representative crystallographic features and measured size distribution of RA, we examined the effects of various RA levels on fatigue resistance. Our findings reveals that the fatigue damage accumulation is significantly influenced by the level of RA. Different fatigue damage accumulation behaviours were observed under RCF and TRBF conditions. These insights offer new perspectives on RA’s role in fatigue resistance and highlight its complex influence under varied loading conditions.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Biswas Abhishek Orcid -palvelun logo

Ronkainen Helena Orcid -palvelun logo

Vallejo-Rodriquez Luis Orcid -palvelun logo

Lindroos Matti Orcid -palvelun logo

Ren Sicong Orcid -palvelun logo

Marjamaa Vuokko Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

199

Artikkelinumero

109952

Julkaisu­foorumi

68715

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Materiaalitekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.triboint.2024.109952

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä