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        液力變矩器葉片流固耦合的強度分析

        發布于:2016-02-23 18:42
        強度分析

              隨著對履帶裝甲車輛總體性能需求的不斷提高,整車質量和體積往往也隨之增加,這樣對車輛各部件的功率密度也提出了更高的需求。這需要設計人員不斷提高車輛各部件的緊湊性,在確保性能的同時盡量減小其質量和所占空間。作為傳動系統的重要組成部分,液力元件是一種典型的旋轉葉輪機械,其高功率密度在現有較為成熟結構形式下,主要體現在高泵輪輸入轉速上,而隨著泵輪轉速大幅提高,以往成熟設計中所采取的結構、材料、工藝等能否適應高速工況則需要加以計算和試驗驗證,其中進行準確的葉片強度分析對于液力機械傳動系統的可靠性和高壽命研究是非常必要的。
              葉輪機械葉片受力情況較為復雜,主要載荷包括離心力、內部循環流動施加的壓力載荷以及傳動能量消耗產生的熱應力。由于穩定工作時溫度變化不大,因此熱應力一般不予考慮。在傳統葉輪強度設計中,由于壓力載荷難以精確施加,往往將葉片視為懸臂結構,將轉矩載荷簡化為均布壓力場作用于葉片表面,采用相似計算法或經驗公式進行近似性的校核計算,并且工作液體壓力同時施加于葉片的工作面和非工作面,起到相互抵消的作用,其結果需要結合離心力計算結果,通過葉片應力實測結果修正。對于形狀扭曲、設計較為復雜的液力變矩器葉片的三維流固藕合分析。
              目前國內相關研究相對較少,而對具有直葉片形式的液力偶合器的強度有限元分析也往往將流體壓力簡化成均布載荷施加到直葉片上,近期針對液力減速器,將流場分析結果通過坐標變換、曲面擬合施加到形狀較簡單的直葉片有限元分析模型上,實現了較為精準的液力減速器的葉片強度分析。但對變矩器的彎曲葉片,采用上述松散的等效均一載荷及間接藕合的方法難以實現。因此需要結合液力變矩器內部封閉循環流動的特點,將旋轉流體機械流場分析與葉片強度分析緊密結合直接求解,這種方法基于較為準確的液力傳動計算流體動力學分析的強度有限元分析,共用同一葉片實體并分別構建其流體與固體網格模型,與以往等效常值壓力載荷假設和間接藕合計算方法相比,能夠較為真實準確地反映變矩器葉片表面的受力狀態,解釋液力元件失效的力學成因,實現高性能液力變矩器葉柵系統的性能預測。


                                                                                          專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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