【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ?? ? ? ? （ 330） 因此小孔節(jié)流產(chǎn)生的局部阻尼力為 : .39。 3 2 2 2 2 21 ( ) ( ) / 12 8 ( )f ni ni so fP pA d d d x t A? ? ?? ? ? ? （ 331） 式中 : 39。A 為活塞的截面積， 2m 。 減震液流過(guò)補(bǔ)償閥的流動(dòng)可看作環(huán)形 縫隙的流動(dòng)，環(huán)形縫隙的進(jìn)出口端壓差與流量之間的關(guān)系為 : 39。312 /CBp l Q B???? （ 332） 因此，流過(guò)復(fù)原閥的阻尼力為 : 39。32 1 2 /f k k C BP p A A l Q B??? ? ? （ 333） 13 式中 : kA 為閥片開(kāi)啟后的節(jié)流面積， 2m 。 綜合式 (3 一 31)和 (3 一 33)，復(fù)原阻尼力可表示為 : 12f f fP P P? ? ? .3 2 2 2 2 2( ) ( ) / 128 ( )ni ni so fd d d x t A? ? ?? + 39。312 /k CBA lQ B?? （ 334） (2)高速工況 (v) 隨著復(fù)原行程中活塞運(yùn)動(dòng)速度的增大，當(dāng) A、 B 腔間的油液壓力差大于彈簧 預(yù)緊力時(shí)，復(fù)原閥開(kāi)啟， A 腔一部分油液通過(guò)復(fù)原閥流入 B 腔，緩解了 A、 B 腔 間的壓力差，限制了復(fù)原阻尼力的快速增長(zhǎng)。 此時(shí)，流過(guò)復(fù)原閥片的流量 與壓差的關(guān)系式根據(jù)復(fù)原閥結(jié)構(gòu)形式的不同而有所不同，對(duì)于圓環(huán)形平面縫隙節(jié)流，有如下關(guān)系式 : 39。 3 39。 12/ 6 ln ( / )ABQ h p r r???? （ 335） 式中 : 39。ABQ 為通過(guò)復(fù)原閥排入 B 腔的油量， ms3/s。 r 1 為復(fù)原閥片外圓半徑，m。2r 為連桿小孔半徑， m。 h 為復(fù)原閥 片的開(kāi)度， m。 39。p? 為復(fù)原閥開(kāi)啟后 A、 B腔間的壓力差， Pa. 則流過(guò)復(fù)原閥的阻尼力為 : 39。 39。 2 39。 33 1 23 l n ( / ) / 2f A Bp p A r r D Q h?? ? ? (336) 此時(shí)，阻尼孔與復(fù)原閥為并聯(lián)連接， A 腔流入 B腔的總流量是復(fù)原閥流量 加上阻尼孔流量。 綜合式 (3 一 31)、 (3 一 33)和式 (3 一 36)，復(fù)原阻尼力可表示為 : 12f f fP P P??+ 3fp = .3 2 2 2 2 2( ) ( ) / 128 ( )ni ni so fd d d x t A? ? ?? + 39。312 /k CBA lQ B??+ 2 39。 3123 ln ( / ) / 2ABr r D Q h? (337) 在壓縮行程中，減震器活塞相對(duì)于阻尼缸筒向下運(yùn)動(dòng)， B腔中的減震液一部 分通過(guò)流通閥，另一部分是通過(guò)阻尼孔流入 A腔，各腔中油液流量之間的關(guān)系和復(fù)原 行程相同，但方向相反 (同式 329)。 由于流通閥片很容易開(kāi)啟，因此 A、 B 兩腔的油壓差很小，可認(rèn)為近似相等，同時(shí)由于流經(jīng)阻尼孔的流量很少，因此壓縮行程中阻尼孔產(chǎn)生的阻尼力較小，主 要靠底閥上的壓縮閥片節(jié)流產(chǎn)生阻尼力。 根據(jù)壓縮閥的具體結(jié)構(gòu)以及經(jīng)壓縮閥流入貯油筒的流量，可得到壓縮閥兩端 的壓差與流量的關(guān)系式為 : 39。312 /BCp l Q B???? (338) 則流過(guò)壓縮閥的阻尼力為 : 39。31 2 /y k B C kp p A l Q A B??? ? ? (339) 幾何模型的建立 受活塞桿體積的影響，減震器在壓縮過(guò)程和復(fù)原過(guò)程中，復(fù)原腔內(nèi)流場(chǎng)分布和壓縮腔內(nèi)流場(chǎng)分布是不同的。因此，這兩個(gè)過(guò)程的計(jì)算幾何模型也將分別建立 。 壓縮過(guò)程中，油液通過(guò)阻尼孔從壓縮腔向復(fù)原腔流動(dòng)。圖 32(a)是減震器壓 縮行程簡(jiǎn)化的三維幾何模型。模型參數(shù)參照某筒式減震器的原始參數(shù)而定，圖中 阻尼筒直徑為 20mm。，壓縮腔長(zhǎng)度為 40mm，復(fù)原腔長(zhǎng)度為 98mm。，活塞桿直徑為10mm，阻尼孔直徑為 ，阻尼孔長(zhǎng)度 2mm， 2個(gè)阻尼孔對(duì)稱(chēng)分布在活塞上，并且阻尼孔中心距阻尼筒軸線分別為 8mm。假設(shè)坐標(biāo)原點(diǎn)位于進(jìn)口平面的中心位置，z軸正方向從壓縮腔指向復(fù)原腔，阻尼孔開(kāi)設(shè)在 x方向。 復(fù)原過(guò)程中，油液通過(guò)阻尼孔從復(fù)原腔向壓縮腔流動(dòng)。圖 32(b)為減震器原行程簡(jiǎn)化的三維幾何模型。圖中復(fù)原腔長(zhǎng)度為 40mm，壓縮腔長(zhǎng)度為 98mm，其余參數(shù)與壓縮模型相 同。 坐標(biāo)原點(diǎn)位于進(jìn)口平面的中心位置， z軸正方向從復(fù)原腔指向壓縮腔 。 （ a） (b) 圖 32 后筒式液壓減震器簡(jiǎn)化模型 ABAQUES 有限元 進(jìn)行模態(tài) 分析 以 壓縮 模型為例，我們用 ABAQUES進(jìn)行有限元 模態(tài)分析， 模態(tài)分析主要有以下四個(gè)步驟： （ 1）建模。 一、必須定義密度。 15 二、只能使用線性單元和線性材料，非線性性質(zhì)將被忽略。 （ 2）選擇分析步類(lèi)型并設(shè)置相應(yīng)選項(xiàng)。 一、定義一個(gè)線性攝動(dòng)步的頻率提取分析步、 二、模態(tài)提取選項(xiàng)。 三、其它選項(xiàng)。 （ 3）施加邊界條件、載荷 并求解。 一、施加邊界條件。 二、外部載荷：因?yàn)檎駝?dòng)被假定為自由振動(dòng)，所以忽略外部載荷。然而 ，程序形成的載荷向量可以在隨后的模態(tài)疊加分析中使用位移約束。 （ 4）求解。 （ 5）結(jié)果處理。 建立實(shí)體模型 建立正確合理的有限元模型是進(jìn)行有限元分析的關(guān)鍵，但如何對(duì)復(fù)雜的零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維實(shí)體建模并進(jìn)行簡(jiǎn)化，繼而建立計(jì)算力學(xué)模型，目前沒(méi)有普遍適用的規(guī)律及有效的方法。實(shí)際上，有限元建模像一門(mén)藝術(shù)，是對(duì)工程理論和判斷的巧妙運(yùn)用。有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的科技人員，可以憑借他們的經(jīng)驗(yàn)建立出較為合理的計(jì)算模型。 本文在強(qiáng)大的有 限元分析軟件 abaqus中建立 摩托車(chē)減震器 的實(shí)體模型，繼而進(jìn)行模型的簡(jiǎn)化，再定義單元、材料、劃分網(wǎng)格、添加約束和載荷。 以后筒式 液壓阻尼減震器如圖 31 為建模的原始模型。 根據(jù)上面定義的尺寸參數(shù)建立摩托車(chē)減震器的實(shí)體模型，如圖 33， 34 所示。 圖 33 虛線形式的整體模型 圖 34 實(shí)體形式的整體模型 定義材料屬性 將材料名定義為 STEEL，密度輸入 7800，然后定義彈性模量值為 ，泊松比為 ，這樣就完 成了材料的機(jī)械屬性定義，如圖 35。 將 定 義 的 材 料 機(jī) 械 屬 性 賦 予 建 立 的 實(shí) 體 模 型 。 圖 35 屬性定義表 17 定義接觸屬性 進(jìn)入 Step 模塊，在彈出的 General 對(duì)話(huà)框中選擇 Dynamic,Explicit,單擊Continue 按鈕，在彈出的對(duì)話(huà)框中輸入 Time period：： ,其他接受默認(rèn)設(shè)置如圖 36，然后進(jìn)入 Interaction 模塊，接受對(duì)話(huà)框中默認(rèn)的 Contact,單擊Continue,在 Friction formulation中選擇 Penalty,在 Friction Coeff下面輸入 ，單擊 OK 如圖 37，這樣就完成了接觸屬性的定義。 圖 36 參數(shù)定義表 圖 37 參數(shù)定義表 定義連接截面的屬性 首先，選擇 Basic types 的類(lèi)型為 Axial（同軸，即兩個(gè)部件只能發(fā)生 U1方向上的相對(duì)滑動(dòng)）。在 Elasticity 的 F1 中的 Data 欄中輸入 D11： 1e7，在Damping 的 F1 中的 Data 欄中輸入 C11： 1000，如圖 38，這樣就定義了連接截面的屬性。把它賦予創(chuàng)建的 Wire1Set1。 圖 38 參數(shù)定義表 創(chuàng)建的 Wire1Set1 即第一個(gè)連接 如圖 39 所示，為一條只約束 U1 方向的連接線。 圖 39 第一個(gè)連接 視圖 同理，選擇 Basic types 的類(lèi)型為 RadialThrust（即兩個(gè)部件能發(fā)生 U1 19 和 U3 方向上的相對(duì)滑動(dòng)）。在 Elasticity 的 F1 中的 Data 欄中輸入 D11： 1e7，在 Damping 的 F1 中的 Data 欄中輸入 C11： 1000，在 Elasticity 的 F3 中的Data 欄中輸入 D11： 1e5，在 Damping 的 F3 中的 Data 欄中輸入 C11： 100這樣就定義了連接截面的屬性。把它賦予創(chuàng)建的 Wire2Set1（ 第二個(gè)連接 ）和 Wire3Set1（ 第三個(gè)連接 ） ，以下都用英文表示，如圖 310 所示。 圖 310 第二 個(gè)連接 和 第三 個(gè)連接 視圖 單擊 Create Constraint,選擇類(lèi)型 Type 為 Coupling,單擊繼續(xù)按鈕，選擇參考點(diǎn) RP1，選擇對(duì)應(yīng)的表面，單擊提示區(qū)的 Done 按鈕，彈出的復(fù)選框中U1UR3 全部選中，單擊完成，這樣就完成了偶和約束。如圖 311，其他參考點(diǎn)方法同上。 圖 311 偶和約束視圖 選擇輸出變量 再次進(jìn)入 Step 模塊，在 Creat History 對(duì) 話(huà)框中輸入 Name 為HOutputWire1,單擊繼續(xù)按鈕，在 Domain 選擇 Set： Wire1Set1,因?yàn)樗患s束 U1 方向，所以輸出變量選擇 Connector 下面的 CRF和 CU，如圖 312 所示，同理， 在 Creat History 對(duì) 話(huà) 框 中 輸 入 Name 為 HOutputWire2 和 HOutputWire3，因?yàn)樗鼈兗s束為 U1 和 U3，所以 輸出變量選擇 Connector 下面的 CRF 和 CU 和 CTF。 圖 312 輸出變量選擇表 進(jìn)入 Load 模塊，單擊工具欄中的 Creat Boundary Condition,接受默認(rèn)值，單擊繼續(xù)按鈕，選擇 RP7，在 Edit Boundary Condition 對(duì)話(huà)框中選擇 PINNED（ U1=U2=U3=0），單擊 OK 按鈕，完成 PINNED 邊界條件的施加，如圖 313。 同樣的方法，分別對(duì) RP10,RP8,RP9,RP11 的邊界條件施加。 21 圖 313 邊界條件表 此外我們用一條幅值曲線來(lái)定義活塞的運(yùn)動(dòng)，單擊 Creat Boundary Condition，選擇邊界條件類(lèi)型為 Mechanical:Connector velocity,單擊繼續(xù)按鈕，選擇 Wire1Set1，在 Edit Boundary Condition 對(duì)話(huà)框中，選 V1 并輸入數(shù)值 1，幅值曲線選擇 Amp1，如圖 314，單擊 OK 按鈕完成活塞的運(yùn)動(dòng)施加。此外，再對(duì)活塞施加一 Z 向的 1000N 的外力施加。 圖 314 運(yùn)動(dòng)參數(shù)變化表 網(wǎng)格劃分 進(jìn)入 Mesh模塊，在環(huán)境欄中 Object后面選擇 part，可以發(fā)現(xiàn)部件的顏色為橙色，說(shuō)明不能使用當(dāng)前的單元形狀（六面體）設(shè)置進(jìn)行網(wǎng)格劃分，必須改變單元形狀或者對(duì)部件進(jìn)行剖分，使之能使用當(dāng)前的單元形狀進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 執(zhí)行 Mesh? Controls命令，彈出 Mesh Controls 對(duì)話(huà)框，選擇 Element Shape欄中選擇單元形狀為 Tet（四面體）。如圖 315所示。單擊 OK，可見(jiàn)窗口中的模型變?yōu)榉凵f(shuō)明能使用四面體對(duì)模型進(jìn)行自由網(wǎng)格劃分。 圖 315 網(wǎng)格劃分控制對(duì)話(huà)框 單擊工具箱中的 Seed Part按鈕，彈出 Global Seeds 對(duì)話(huà)框，設(shè)置參數(shù) 為。 單擊工具箱中的 ， 選擇隱式線性 3D應(yīng)力四面體單元 C3D8，完成單元類(lèi)型的選擇。 單擊 ，完成網(wǎng)格劃分。如圖 316所示： 23