【正文】 Abaques對(duì)其建模 ，并 分析了它的阻尼特性，得出了 減震器的 受力 云 圖及 位移 曲線， 從而得到了載荷越大，減震器越容易受損，活塞桿運(yùn)動(dòng)速度曲線變化越快，減震器也越容易受損等結(jié)果， 為改進(jìn)減震器的綜合受力特性打下了良好的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)減震器 的研究主要集中在汽車減震器方面，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)摩托車減震 器結(jié)構(gòu)的特殊性，分別 分析了摩托車前叉液壓減震器的示功特性和阻尼特性 ，并用有限元分析軟件 ABAQUES對(duì)其壓縮和復(fù)原過程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析，取得了以下成果： 1. 示功 特性的數(shù)學(xué)模型及影響它的一些外部因素 如 復(fù)原節(jié)流孔過大 ； 阻尼器內(nèi)泄漏嚴(yán)重 ； 流通閥關(guān)閉不嚴(yán) ； 復(fù)原閥開啟過早或關(guān)閉不嚴(yán) ； 試驗(yàn)速度偏低以及油液偏稀 導(dǎo)致復(fù)原阻尼力過小 ， 壓縮節(jié)流孔偏大 ； 阻尼器內(nèi)泄漏嚴(yán)重 ； 補(bǔ)償閥關(guān)閉不嚴(yán) ； 壓縮閥開啟過早或關(guān)閉不嚴(yán) ； 底閥脫落 導(dǎo)致壓縮阻力過小等等， 為日后減少這些方面對(duì)減震器性能的影響打下了一定得基礎(chǔ)。 綜上所述，減小活塞桿對(duì)減震器壓縮腔的相對(duì)位移能降低減震器受到的沖擊力，從而減小對(duì)減震器的損傷，同時(shí)降低施加在活塞桿頂端的壓力 也能減小對(duì)減震器的損傷。其次，處于 位置即沒有位移的時(shí)間上延長了，雖然這個(gè)變化不是很明顯，但仔細(xì)看還是能發(fā)現(xiàn)的，從圖 332 和 圖 337 的對(duì)比上就很容易發(fā)現(xiàn)。 圖 340 第一個(gè)連接 X方向上的位移 圖 341 第二 個(gè)連接 X方向上的位移 37 圖 342 第三 個(gè)連接 X方向上的位移 圖 343 第二 個(gè)連接 Z方向上的位移 圖 344 第三 個(gè)連接 Z方向上的位移 對(duì)比圖 3 圖 335 和圖 340，這是我們定義的活塞桿運(yùn)動(dòng)速度曲線，他們都是正弦變化曲線，不同的是他們的幅值不一樣，圖 330 最大幅值為 ，圖 335 最大幅值為 ， 而圖 340 最大幅值為 。為了證實(shí)這一點(diǎn)，我們改變一下活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度和施加在它頂端的載荷，將活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度曲線定義為： Time/Frequency Amplitude 1. 0 0 2. 3. 4. 5. 0 6. 7. 8. 9. 0 將施加在活塞桿頂端的載荷由原來的 1000N 改變?yōu)?800N，這時(shí)， Wire1Set1的 CU1， Wire2Set1 的 CU1 和 CU3 還有 Wire3Set1 的 CU1 和 CU3 如下圖 335，圖 336，圖 337，圖 338 和圖 339。同樣的方法也可以查詢出 Wire2Set1 和 Wire3Set1 的CU1 和 CU3，如圖 331， 332， 333 和 334。我們從圖 329 也可以看出，上面的十個(gè) 云圖變化是從 第 7 個(gè) Increment至 16 個(gè) Increment的變化，而 1 至 6 和 17 到 20 時(shí)，基本上沒有云圖顯現(xiàn)，即減震器受壓不會(huì)在其實(shí)體上表現(xiàn)出來。 綜上所述，減震器的云圖反映了它受到的載荷變化，也反映了最易受損的部位及載荷對(duì)它的影響。 27 圖 324 變化云圖 六 圖 325 變化云圖 七 當(dāng)?shù)竭_(dá)圖七 變化時(shí)，云圖無論是在變化范圍還是在顏色深度方面都已經(jīng)有了非常明顯的變化，而且達(dá)到了最大化，這時(shí)，應(yīng)力應(yīng)該達(dá)到了最大值，這時(shí)也是減震器最容易受損的時(shí)候，只要減小所受壓力，應(yīng)力會(huì)減小，云圖變化也應(yīng)該會(huì)變小。 25 圖 320 變化云圖 二 圖 321 變化云圖 三 從圖 320和圖 321可以看出，云圖的變化已經(jīng)有了一定的擴(kuò)大，由原來的一小段擴(kuò)大為圖 320的兩小段，到了圖三 變化的時(shí)候，已經(jīng)有了三個(gè)部位的變化范圍，但是同樣的情況，云圖的顏色依然不是深色，說明受力任然不大，但是卻在增加。執(zhí)行Result? Filed Output命令，彈出 Filed Output 對(duì)話框，單擊 Step/Frame 按鈕，可以選擇顯示模態(tài)。 圖 318 工作設(shè)定模塊 進(jìn)入后處理模塊。 圖 317網(wǎng)格劃分驗(yàn)證 表 計(jì)算結(jié)果分析 在 環(huán)境欄模塊選項(xiàng)中進(jìn)入 Job 模塊，定義作業(yè)并提交。如圖 316所示： 23 圖 316網(wǎng)格劃分視圖 單擊工具箱中的驗(yàn)證網(wǎng)格劃分按鈕 ，框選整個(gè)模型，單擊 Done按鈕，彈出 Verify Mesh 對(duì)話框，單擊對(duì)話框中的 Highlight按鈕，在圖形窗口中可以高亮度顯示符合條件的單元。 單擊工具箱中的 ， 選擇隱式線性 3D應(yīng)力四面體單元 C3D8，完成單元類型的選擇。單擊 OK，可見窗口中的模型變?yōu)榉凵?，說明能使用四面體對(duì)模型進(jìn)行自由網(wǎng)格劃分。 執(zhí)行 Mesh? Controls命令，彈出 Mesh Controls 對(duì)話框，選擇 Element Shape欄中選擇單元形狀為 Tet（四面體）。此外，再對(duì)活塞施加一 Z 向的 1000N 的外力施加。 同樣的方法，分別對(duì) RP10,RP8,RP9,RP11 的邊界條件施加。 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 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 310 第二 個(gè)連接 和 第三 個(gè)連接 視圖 單擊 Create Constraint,選擇類型 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。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。 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。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。 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)話框中選擇 Dynamic,Explicit,單擊Continue 按鈕，在彈出的對(duì)話框中輸入 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 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。 以后筒式 液壓阻尼減震器如圖 31 為建模的原始模型。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。 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)行簡化，繼而建立計(jì)算力學(xué)模型，目前沒有普遍適用的規(guī)律及有效的方法。 （ 4）求解。 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。 （ 3）施加邊界條件、載荷 并求解。 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)。 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。 （ a） (b) 圖 32 后筒式液壓減震器簡化模型 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。圖中復(fù)原腔長度為 40mm，壓縮腔長度為 98mm，其余參數(shù)與壓縮模型相 同。 復(fù)原過程中，油液通過阻尼孔從復(fù)原腔向壓縮腔流動(dòng)?；钊麠U直徑為10mm，阻尼孔直徑為 ，阻尼孔長度 2mm， 2個(gè)阻尼孔對(duì)稱分布在活塞上，并且阻尼孔中心距阻尼筒軸線分別為 8mm。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。 壓縮過程中，油液通過阻尼孔從壓縮腔向復(fù)原腔流動(dòng)。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，減震器在壓縮過程和復(fù)原過程中，復(fù)原腔內(nèi)流場分布和壓縮腔內(nèi)流場分布是不同的。 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。 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 分通過流通閥，另一部分是通過阻尼孔流入 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)。 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。 2 39。p? 為復(fù)原閥開啟后 A、 B腔間的壓力差， Pa. 則流過復(fù)原閥的阻尼力為 : 39。 h 為復(fù)原閥 片的開度， m。 r 1 為復(fù)原閥片外圓半徑，m。 12/ 6 ln ( / )ABQ h p r r???? （ 335） 式中 : 39。 此時(shí)，流過復(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。 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 /CBp l Q B????