Comparative Investigation of Composite Materials for Spur Gears Using a Novel Tooth Contact Analysis Method and Density Functional Theory

Applied Mechanics, 2026

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/applmech7020034
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

This study presents a comparative investigation of MgCu intermetallic compounds, CuCoMnSn Heusler alloys, and carbon steel for spur gear applications using a novel tooth contact analysis (TCA) method. The TCA employs a nonlinear two-variable equation, providing a fast and accurate computational tool for evaluating gear contact behavior. By integrating material-specific elastic properties from density functional theory (DFT) studies, the analysis predicts contact paths, stress distributions, and responses to angular misalignments. Material selection strongly influences gear performance: MgCu is promising for lightweight applications, while CuCoMnSn is better suited where mechanical performance is prioritized. The CuCoMnSn alloy also exhibits half-metallic ferromagnetic behavior, offering potential functional advantages beyond mechanical performance. These results highlight the promise of intermetallics and Heusler alloys for high-performance, misalignment-tolerant gears and demonstrate the effectiveness of combining DFT-informed material modeling with the novel TCA method for optimized spur gear design.