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原文传递某车辆蓄压器可靠性及螺纹联接弹塑性接触有限元分析

论文题名：	某车辆蓄压器可靠性及螺纹联接弹塑性接触有限元分析
关键词：	车辆蓄压器;螺纹联接强度;接触有限元;冲脱事故;耐压试验
摘要：	本论文以科研项目为背景，展开了对某车辆蓄压器的可靠性以及螺纹联接问题的研究。在该车辆的外场试验中，蓄压器出现了漏气、渗油等故障，端盖和阀体端的冲脱事故时有发生。因此对该蓄压器进行可靠性分析以及其螺纹联接部位的联接强度分析就显得非常必要。本文对该蓄压器进行了系统的可靠性分析，通过FMECA与FTA分析确定该蓄压器的具体故障模式，针对危害度严重的故障模式提出了相应的改进，并从仿真与试验两个角度证明改进后蓄压器的优越性。采用弹塑性理论建立起螺纹联接的数学模型，采用二维、三维模型仿真的方法对轴向载荷下的各螺纹牙应力、应变进行分析，结合内外螺纹联接部位的应力、应变试验，通过对比找到能够揭示内外螺纹联接强度问题的最优方法。本文对该蓄压器的改进、使用、保养等方面提供了一些具有应用价值的方法。　　本文的主要研究内容包括: 　　(1)采用故障模式影响及危害性分析(FMECA)方法和故障树分析(FTA)方法，对蓄压器的故障模式进行分析与评估，确定危害度高的故障为螺纹损坏、缸筒焊缝开裂以及密封装置渗油等。针对确定的故障提出了如改进螺纹参数、改进焊接工艺、设置组合密封装置等方法。结合随机事件的交、并运算建立起蓄压器的可靠性失效相关模型，提出可靠度的计算方法。　　(2)利用Pro/E建立改进前、后蓄压器模型。结合蓄压器在初始工作状态(11.5MPa)、正常工作状态(40MPa)、极限工作状态(110.6MPa)以及正常工作时内部最大压强(60MPa)工作状态的四种工况，通过ANSYS对改进前、后的蓄压器进行应力分析，分析对比四种工况下改进前后蓄压器的应力云图，从仿真的角度说明蓄压器的改进是合理的。同时结合改进前后的蓄压器进行破坏性耐压试验和改进后蓄压器螺纹轴向应力应变试验，从试验角度表明改进的合理性。　　(3)通过对四种工况的仿真分析发现，最大应力出现在蓄压器的缸筒上，因此针对改进后蓄压器缸筒，采用弹塑性理论对工作载荷为60MPa的蓄压器缸筒进行弹塑性变形分析。针对改进后的蓄压器缸筒，结合Monte Carlo法与响应面法，对60MPa工作压力下的蓄压器缸筒进行随机有限元可靠性分析，计算得到缸筒的可靠度。　　(4)通过对改进后的蓄压器缸筒进行随机有限元可靠性分析发现，最大应力出现在螺纹联接部位。因此针对改进后的螺纹联接部位，结合弹塑性变形理论，建立轴向压力作用下缸筒的应力、应变数学模型。利用模型得到蓄压器螺纹联接部位在60MPa压力下的轴向应力、应变数据，为接下来的对比做准备。　　(5)针对改进后蓄压器缸筒的螺纹联接部位，利用接触有限元法解决内外螺纹的联接问题，分别建立起内外螺纹联接的二维模型与三维模型，通过ANSYS设置面面接触，对蓄压器的联接部位的内外螺纹进行应力、应变分析。结合数学模型法、二维仿真法、三维仿真法对蓄压器螺纹联接部位轴向载荷下的螺纹应力、应变结果，参照改进后蓄压器螺纹轴向应力应变试验结果，从三种方法中选出能够揭示内外螺纹联接强度问题的最优方法是三维模型仿真法。
作者：	刘博文
专业：	机械工程
导师：	胡启国
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文