汽车减振器特性仿真验证

1.阀片在弹簧预紧力作用下的应力

在给定弹簧半径和弹簧力的情况下，可求得阀片在弹簧环周力作用下的各向应力。例如，阀片内半径r_a=5.0mm，外半径r_b=8.5mm，阀片厚度h=0.2mm，弹簧半径8.0mm，弹簧力F₀=17.5N，则阀片在任意半径r处的应力如图8-23所示。

图8-23 阀片在弹簧力作用下的应力

阀片在不同半径r处的各向应力解析计算值，见表8-4。

表8-4 阀片应力解析计算值（F₀=17.5N，r_k=8.0mm）

2.在不同半径弹簧作用下的阀片应力

弹簧力相等，在不同弹簧半径下，阀片所受应力不同。例如，上述阀片，弹簧环周力F₀=20N，分别在弹簧半径r_k=6.0mm、r_k=7.0m和r_k=8.0mm的情况下阀片在任意半径r处的所受应力情况如图8-24所示。其中，复合应力解析计算结果如表8-5所示。

图8-24 阀片在不同半径弹簧作用下的应力

表8-5 阀片在不同半径弹簧作用下的复合应力解析计算值（F₀=20N，h=0.2mm）

3.阀片在不同弹簧预紧力下的应力(www.xing528.com)

在相同半径弹簧的作用下，阀片应力将随着弹簧力F₀的大小而变化。例如，上述环形节流阀片，阀片厚度h=0.3mm，在半径r_k=7.0mm时，在弹簧预紧力分别为50N、25N和17.5N的情况下，节流阀片应力情况如图8-25所示。

阀片在不同半径位置下的变形量解析计算结果，如表8-6所示。

由表8-6可知，厚度h=0.3mm的节流阀片，在弹簧半径r_k=7.0mm处，弹簧预紧力为50N、25N和17.5N时，响应的节流阀片最大复合应力分别为174.4MPa、87.2MPa和61.04MPa。

图8-25 阀片在不同压力下的变形曲线

表8-6 阀片在不同半径位置下的变形量解析计算值（h=0.3mm，r_k=7.0mm）

4.ANSYS软件数值仿真验证

对于上述厚度h=0.3mm的节流阀片，其边界条件与图8-15的力学模型一致，利用ANSYS有限元分析软件建立模型，以0.1mm为单位对模型划分网格，在[7.0，7.1]mm区间上施加均布压力3.9789MPa，即在该半径区间上所施加的力F₀=17.5N，对阀片进行应力仿真分析，仿真结果如图8-26所示。

图8-26 阀片应力仿真云图

由图8-26可知，利用ANSYS有限元仿真分析软件，对阀片进行应力数值仿真分析，所得到的阀片最大复合应力为60.264MPa，与上述解析计算得到的最大复合应力值61.04MPa相吻合，相对偏差仅为1.29%。该偏差与仿真模型网格划分单元大小以及载荷微圆环的宽度有关。结果表明，节流阀片在弹簧预紧力作用下的应力解析计算方法是正确的。