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

Applied Mechanics, 2026

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/applmech7020034
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

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.