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原文传递液力减振器流固耦合仿真与结构异响分析

论文题名：	液力减振器流固耦合仿真与结构异响分析
关键词：	液力减振器;流固耦合仿真;结构异响;阻尼特性;应力分布
摘要：	减振器作为车辆悬架系统不可或缺的阻尼元件，其动力学特性对车辆的舒适性、操纵稳定性、平顺性等具有很大影响。近年来，汽车上一些主要噪声源得到较好控制后，液力减振器的异响被相对地暴露出来，这种异响降低了汽车的品感、影响了汽车的销售。最新研究表明减振器活塞与油液间的间隙碰撞、活塞与缸筒的静动摩擦力交变和节流阀片与油液的相互作用均导致对汽车液力减振器活塞组件的冲击，其进一步的传递将产生减振器结构异响。然而液力减振器节流阀片与减振器油液之间的微观、高频的流固耦合作用机理非常复杂，这种流固耦合作用对阀片的振动、变形和应力分布有重要影响，决定着节流阀片的疲劳强度，最终决定着减振器的阻尼特性、结构异响和使用寿命。　　实际减振器节流阀片通常是由多片相同厚度的阀片叠合起来的，以此来保证减振器阻尼特性和降低减振器可能产生的结构异响。针对以上优点，研究不同厚度节流阀片的振动特性和应力分布对减振器阻尼特性及结构异响的影响，进而提高减振器的品质和使用寿命具有很大的工程价值。　　为深入分析液力减振器节流阀片与减振液间内部相互作用的机理对减振器阻尼特性和结构异响的影响，本文以单个节流阀片（以下简称减振器A）和叠合节流阀片（以下简称减振器B）两款减振器为研究对象，采用ANSYSCFX软件的动网格流固耦合技术，在正弦油液进口速度载荷条件下，对单片和叠合两种不同结构节流阀片减振器的减振液高速流动及阀片动力学特性进行了仿真分析，得到了阀片的振动加速度曲线、应力应变分布及减振液的流场分布，通过对比两种不同结构节流阀片的振动加速度曲线及减振液流场分布，结果表明叠合节流阀片具有较小的振动加速度幅值，因而能降低减振器结构异响。对比阀片应力应变分布，得出了叠加节流阀片具有较好的强度，进一步地通过减振器噪声台架试验，验证了仿真结果的正确性。以上分析表明基于动网格技术的单向流固耦合分析方法能够较好的实现节流阀片与减振液间的微观、高频流固耦合分析计算。　　本文首先以三维实体建模软件Pro/EWildfire3.0并结合ANSYS自带的三维建模模块DesignModeler建立了节流阀阀片和油液的几何模型，其次提出了以ANSYSWorkbench为分析平台，采用ANSYSCFX动网格技术，先对流体部分进行瞬态动力学计算，再将得到的流场特性分析结果，在Simulation模块里以“体载荷”即CFXPressure的形式施加到固体模型上进行瞬态结构动力学仿真，得到固体模型的动力学特性，以此完成流固耦合分析，即单向流固耦合分析。　　最后，为证明此种方法的可行性，本文进一步对同类问题的简单模型，同时采用双向流固耦合分析方法和基于动网格技术的单向流固耦合分析方法进行对比分析研究，仿真结果在可接受的误差范围之内，说明了采用单向流固耦合分析方法的可行性，并将仿真结果与经验公式计算结果进行比较，说明了仿真方法的真确性。
作者：	何联格
专业：	动力机械及工程
导师：	舒红宇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文