筒式减振器瞬态双向流固耦合仿真系统的开发设计

通过现场试验,发现减振器在低速区动态效应明显,在最大速度点处可以忽略动态效应,并根据试验建立了阻尼力的计算公式。分析了Dytran的显式算法及其进行双向流固耦合计算的理论框架,探讨了降低流固耦合仿真计算规模和提高计算精度的方法,开发了筒式液压减振器瞬态双向流固耦合有限元分析系统。通过仿真分析获得了各速度点下的阻尼力值,其误差在10%以内,同时确定了筒内流场及空穴的分布。仿真模型可用于冲击载荷响应和流致振动研究。

车辆液压减振器设计理论与仿真

从理论上研究了局部节流损失、沿程节流损失、起始段填充和常通孔等影响因素,建立了减振器开阀后的节流公式。研究了阀片与弹簧座的3种接触方式:集中接触、部分受液压作用的分布接触和全部受液压作用的分布接触,并基于板壳理论建立了相应的阀片变形计算公式。完成了阻尼力-速度特性测试,获得了节流通道的压力-速度特性曲线,验证了瞬态双向流固耦合分析的仿真结果;采用流固耦合仿真分析了阀片应力和位移分布、筒内流场分布及其变化特点,与Java数值计算的理论结果吻合。

减振器冲击响应及破坏的仿真研究

为提高减振器在冲击载荷下的阻尼力性能及防止活塞杆、阀片的冲击疲劳破坏,建立了瞬态双向流固耦合冲击响应有限元系统,开展了冲击响应及破坏仿真研究。深入研究了ROE欧拉求解器对数值振荡的控制及流固耦合显式算法,并讨论了多种降低流固耦合仿真计算规模、提高计算精度和稳定计算的方法。以实车路试冲击加速度信号为激励,完成了减振器在冲击载荷下流固耦合的仿真,并获得了上腔流场压力历程曲线。依据流场压力、加速度信号,考虑固定环压装过程,获得了减振器在冲击下的阻尼力性能,并获得了切槽处冲击应力的分布。结果显示:在冲击载荷下,减振器的阻尼力上升更快、波动更剧烈、最大值也更大,活塞杆在冲击载荷下的最大应力为96.4 MPa,具有较好的抗冲击疲劳断裂能力。

车辆液力减振器异响问题试验研究

通过实车路试,确定了7只严重异响件(A类)和6支无异响件(N类)。由示功试验和振动噪声试验获得有、无外连接套下的加速度信号和阻尼力信号。通过对比分析可知,有外连接套下,A类减振器加速度的峰值普遍比N类大,峰值频率均在80~250 Hz频域内;无外连接套下,A类减振器的阻尼力在压缩-复原换向0.1671×T/4 s后出现明显的异常波动,其由开阀造成。A类减振器阻尼力信号在各峰值附近的RMS值、Max值和Ave值普遍比N类大。同时,异响件的开阀状态均比正常件大。

双筒液力减振器节流特性试验和仿真研究

为了解减振器的节流特性及阻尼力异常波动的原因,试验和仿真研究了减振器液压变化历程和阀片受力过程.设置子循环能减少计算量,同时会造成液压剧烈波动的假象.经拟合处理,设置子循环的液压速度过程曲线能表示阻尼力速度特性.开阀前,118减振器的节流由常通孔决定;开阀后由阀片与活塞间的缝隙决定.阀片的应力分布明显分为3层,不能认为阀片全面积受均匀分布的液压作用.结果表明:阀片与弹簧座接触方式的转变是造成异常波动的原因.

减振器异响及阻尼力波动试验

基于减振器异响件的解析试验和示功试验,对造成减振器异响的质量问题进行了统计分析,研究了质量问题、设计问题与阻尼力波动的对应关系。解析试验指出,漏油、气压抗力降低、阻尼力偏离设计值和松退力矩不合格等质量问题大量存在于异响件中。通过示功图和F-V曲线图分析指出,摩擦力换向、螺母松动、换向空程、阀片与阀门盖的碰撞、开阀和阀片翘曲都会产生不同特征的阻尼力波动。进一步,通过解析试验、改进设计试验、仿真试验等进行了验证。