CN103198176A - 减振器等构环形叠加阀片复合应力的计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及减振器等构环形叠加阀片复合应力的计算方法,属于液压减振器技术领域,其特征在于采用如下步骤:1)确定等构环形叠加阀片的等效厚度;2)确定等构环形叠加阀片的厚度比例系数;3)计算等构环形叠加阀片在任意半径r的复合应力系数;4)计算各叠加阀片在任意半径r位置的阀片复合应力及在内圆半径位置的最大复合应力。利用该发明可根据等构环形叠加阀片的厚度和片数及所承受的压力,对任意半径位置处的复合应力进行精确计算。通过ANSYS仿真验证结果可知,该等构环形叠加阀片复合应力的计算方法是精确的,为实际减振器叠加阀片的拆分设计及应力强度校核,提供了可靠的等构环形叠加阀片复合应力的计算方法。
Description
技术领域
本发明涉及液压减振器,特别是减振器等构环形叠加阀片复合应力的计算方法。
背景技术
减振器节流阀片实际大都是采用多片材料特性相同、内圆半径和外圆半径相等的多片叠加阀片,即等构环形叠加阀片,其厚度可以是相等也可以是不相等,但大都是多采用标准厚度系列,即h 1,h 2,…,h n,以满足减振器不同特性、降低生产成本和工艺及阀片复合应力的要求。减振器节流阀片的复合应力大小,直接影响减振器节流阀片的寿命,为了降低阀片的应力,提高寿命,减振器阀片大都采用叠加阀片。要实现减振器叠加阀片的精确设计及强度校核,必须能够对叠加阀片复合应力进行精确计算。然而,对于减振器等构环形叠加阀片的复合应力计算,先前国内、外均无简便、精确的计算方法,大都是利用ANSYS等有限元仿真软件,通过建立实体仿真模型,对等构环形叠加阀片的复合应力进行数值仿真,但是有限元仿真软件不能提供简便、精确可靠的解析计算式或计算方法,难以满足减振器叠加阀片实际设计和生产及现代化CAD设计的要求。随着汽车工业的快速发展及行驶速度的不断提高,对减振器及叠加阀片设计提出了更高的要求,要实现减振器及叠加阀片的现代化CAD设计,必须提供一种精确的减振器等构环形叠加阀片复合应力的计算方法,满足减振器及叠加阀片现代化CAD设计及实际生产的要求。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷,本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、准确、可靠的减振器等构环形叠加阀片复合应力的计算方法,其计算流程如图1所示。
为了解决上述技术问题,本发明所提供的减振器等构环形叠加阀片复合应力的计算方法,实际减振器等构环形叠加阀片的力学模型如图2所示,其技术方案实施步骤如下:
(1)确定等构环形叠加阀片的等效厚度h e:
(2)确定等构环形叠加阀片的厚度比例系数k hi:
对于材料特性相同、内圆半径和外圆半径相等的环形叠加阀片,根据叠加阀片各片的厚度和片数(h 1,n 1;h 2,n 2;…;h n,n n)及步骤(1)中的等效厚度,确定减振器等构环形叠加阀片中的各单片不同厚度叠加阀片h 1,h 2,…,h n的比例系数k hi分别为:
;
本发明比现有技术具有的优点:
减振器节流阀片大都是采用多片等构环形叠加阀片,复合应力的大小决定着减振器的寿命,复合应力的计算影响减振器叠加阀片设计及强度校核,但是对于减振器等构环形叠加阀片复合应力计算及强度校核,先前国内、外一直无简便、精确的计算方法,大都只能利用ANSYS有限元仿真软件,通过建立实体仿真模型,对等构环形叠加阀片复合应力进行数值仿真计算,得到近似值,难以满足减振器及叠加阀片现代化CAD设计及生产的要求。本发明对于材料特性相同、内圆半径和外圆半径相等的环形叠加阀片,根据叠加阀片的厚度和片数及所承受的压力,可对叠加阀片在任意半径位置处的复合应力进行精确计算,通过与ANSYS仿真结果比较可知,该等构环形叠加阀片复合应力的计算方法是精确的,为实际减振器叠加阀片的拆分设计及应力强度校核,提供了可靠的同构环形叠加阀片复合应力的计算方法。
为了更好地理解本发明下面结合附图作进一步的说明。
图1 是减振器等构环形叠加阀片复合应力计算流程图;
图2 是减振器等构环形叠加阀片力学模型;
图3 是实施例一的减振器等构环形叠加阀片复合应力系数随半径r的变化曲线;
图4 是实施例一的减振器等构环形叠加阀片复合应力曲线;
图5 是实施例一的减振器等构环形叠加阀片复合应力仿真云图;
图6 是实施例二的减振器等构环形叠加阀片复合应力曲线;
图8 是实施例三的减振器等构环形叠加阀片复合应力曲线;
图9 是实施例三的减振器等构环形叠加阀片复合应力仿真云图。
具体实施方案
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一:某减振器等构环形叠加阀片的内圆半径r a=5.0mm,外圆半径r b=8.5mm,阀口半径=8.0mm弹性模量E=200GPa,泊松比μ=0.3,叠加阀片的厚度和片数,分别为h 1=0.1mm,n 1=3;h 2=0.15mm,n 2=2;h 3=0.2mm,n 3=1,均布压力p=3.0MPa。
(1)确定等构环形叠加阀片的等效厚度h e:
根据减振器等构环形叠加阀片的厚度和片数h 1=0.1mm,n 1=3;h 2=0.15mm,n 2=2;h 3=0.2mm,n 3=1,等构环形叠加阀片的等效厚度h e为:
(2)确定等构环形叠加阀片的厚度比例系数k hi:
根据等构环形叠加阀片的厚度h 1=0.1mm,h 2=0.15mm,h 3=0.2mm,及步骤(1)中的等效厚度h e=0.260855mm,确定各叠加阀片的厚度比例系数分别为:
;
根据步骤(2)中的k h1=0.38335,0.575和0.7667,步骤(3)中的 ,对在均布压力p=3.0MPa情况下,对各叠加阀片h 1=0.1mm,h 2=0.15mm,h 3=0.2mm在半径r处的复合应力进行分别计算,即:
计算所得到的各叠加阀片h 1=0.1mm,h 2=0.15mm和h 3=0.2mm的复合应力随半径r的变化曲线,如图4所示;
根据减振器环形叠加阀片的内圆半径r a=5.0mm,外圆半径r b=8.5mm,弹性模型E=200GPa,泊松比μ=0.3,及叠加阀片的厚度和片数,即h 1=0.1mm,n 1=3;h 2=0.15mm,n 2=2;h 3=0.2mm,n 3=1,利用ANSYS建立叠加阀片仿真模型,网格划分单位为0.1mm,在施加相同均布压力p=3.0MPa情况下,仿真所得到的叠加阀片复合应力仿真云图,如图5所示。
由图5可知,在均布压力p=3.0MPa下,该叠加阀片最大复合应力的仿真值为1420MPa,与利用该计算方法所得到的最大复合应力1433.898MPa之间的偏差为13.898MPa,相对偏差仅为0.96%,表明本发明所建立的减振器环形叠加阀片复合应力的计算方法是精确的,为实际减振器及叠加阀片设计及强度校核,提供了可靠等构环形叠加阀片复合应力的计算方法。
实施例二:某减振器等构环形叠加阀片的结构参数及材料特性参数与实施例一中的完全相同,叠加阀片的厚度和片数分别为h 1=0.1mm,n 1=1;h 2=0.15mm,n 2=1;h 3=0.2mm,n 3=1,压力p=3.0MPa。
(1)确定减振器等构环形叠加阀片的等效厚度h e:
根据叠加阀片的厚度和片数h 1=0.1mm,n 1=1;h 2=0.15mm,n 2=1; h 3=0.2mm,n 3=1,确定减振器等构环形叠加阀片的等效厚度h e为:
(2)确定各叠加阀片的厚度比例系数:
根据等构环形叠加阀片的厚度h 1=0.1mm,h 2=0.15mm,h 3=0.2mm,及步骤(1)中的h e=0.231303mm,确定各叠加阀片的厚度比例系数分别为:
根据步骤(2)中的k h1= 0.43233,0.6485和0.8646666;及实施例一步骤(3)中的及,在均布压力p=3.0MPa情况下,对各叠加阀片h 1=0.1mm,h 2=0.15mm,h 3=0.2mm在半径r处的复合应力进行分别计算,即
计算所得到的各叠加阀片h 1=0.1mm,h 2=0.15mm和h 3=0.2mm的复合应力随半径r的变化曲线,如图6所示;
实施例三:某减振器等构环形叠加阀片的材料特性参数与实施例一的相同,内圆半径=5.0mm,外圆半径=8.75mm,阀口半径=8.0mm,叠加阀片的厚度和片数,分别为h 1=0.15mm,n 1=1;h 2=0.2mm,n 2=3,均布压力p=3.0MPa。
采用与实施例一完全相同的步骤,即:
(1)确定等构环形叠加阀片的等效厚度h e:
根据叠加阀片的厚度和片数h 1=0.15mm,n 1=1;h 2=0.20mm,n 2=3,确定等构环形叠加阀片的等效厚度h e为:
(2)确定各叠加阀片的厚度比例系数:
根据等构环形叠加阀片的厚度h 1=0.15mm,h 2=0.2mm,及步骤(1)中的h e=0.30138mm,确定各叠加阀片的厚度比例系数分别为:
根据步骤(2)中的k h1= 0.49771和= 0.663614,及骤(3)中的及,在均布压力p=3.0MPa情况下,对各等构环形叠加阀片h 1=0.15mm和h 2=0.20mm在半径r处的复合应力分别计算,即:
根据减振器环形叠加阀片的内圆半径r a=5.0mm,外圆半径r b=8.75mm,弹性模型E=200GPa,泊松比μ=0.3,叠加阀片厚度和片数为h 1=0.15mm,n 1=1;h 2=0.20mm,n 2=3,利用ANSYS建立叠加阀片仿真模型,网格划分单位为0.1mm,在施加相同均布压力p=3.0MPa情况下,得到的叠加阀片复合应力仿真云图,如图9所示。
由图9可知,在均布压力p=3.0MPa下,该叠加阀片最大复合应力的仿真值为1070MPa,与利用该计算方法所得到的最大复合应力1080.53MPa之间的偏差为10.53MPa,相对偏差仅为0.97%,表明本发明所建立的减振器环形叠加阀片复合应力的计算方法是精确。
Claims (2)
1. 减振器等构环形叠加阀片复合应力的计算方法,其具体步骤如下:
(1)确定等构环形叠加阀片的等效厚度h e:
(2)确定等构环形叠加阀片的厚度比例系数k hi :
对于材料特性相同、内圆半径和外圆半径相等的环形叠加阀片,根据叠加阀片各片的厚度和片数(h 1,n 1;h 2,n 2;…;h n ,n n)及步骤(1)中的等效厚度,确定减振器等构环形叠加阀片中的各单片不同厚度叠加阀片h 1,h 2,…,h n 的比例系数k hi 分别为:
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CN2013100740092A CN103198176A (zh) | 2013-03-08 | 2013-03-08 | 减振器等构环形叠加阀片复合应力的计算方法 |
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Non-Patent Citations (2)
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周长城等: "多片叠合节流阀片的设计及应力分析", 《机械强度》 * |
李红艳等: "非均布压力下的减振器节流阀片应力解析计算", 《山东理工大学学报(自然科学版)》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103632012A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-03-12 | 山东理工大学 | 任意轴对称非均布压力下减振器阀片复合应力的计算方法 |
CN103632012B (zh) * | 2013-12-18 | 2016-10-12 | 山东理工大学 | 任意轴对称非均布压力下减振器阀片复合应力的计算方法 |
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