本文關鍵詞：基于流固耦合的液力變矩器葉片強度分析與壽命計算

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【摘要】：液力變矩器是自動變速系統(tǒng)的核心部件，它可以保證系統(tǒng)平穩(wěn)起步，變速和變矩載荷的瞬態(tài)變化基本不會反映到動力機上。近年來，國內許多高校和研究機構都在對液力變矩器進行三維流場分析，但對于液力變矩器葉片的強度問題和壽命問題研究較少。 液力變矩器以液壓油為工作介質，是通過液體動量矩的變化來改變傳遞轉矩的透平機械，其葉片在工作中主要受到在內部循環(huán)流動施加的壓力和旋轉產生的離心力的作用。針對其葉片受力的復雜性，本文采用多物理場協(xié)同仿真平臺ANSYS Workbench，基于單向流固耦合技術，將液力變矩器的流場分析與強度分析相結合，對液力變矩器葉輪葉片進行強度分析和壽命計算。通過建立三維流體模型和有限元模型，不同工況下，，用流體分析軟件CFX對變矩器的流場進行三維流場分析，再通過Workbench的流固耦合平臺將流場的壓力傳遞給葉片結構分析，總結出葉片等效應力分布和葉片變形情況。最后，在Workbench中采用專業(yè)的疲勞分析模塊Fatiguetools對各葉輪葉片進行壽命計算。 本文提出了液力變矩器流固耦合的分析流程和研究方法，對于形狀扭曲、設計復雜的液力變矩器葉片，流固耦合分析能較為真實準確地反應液力變矩器葉片表面的應力狀態(tài)，為優(yōu)化液力變矩器葉片提供了理論依據(jù)。
【關鍵詞】：液力變矩器 流固耦合 流場分析 葉片強度 壽命計算
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH137.332
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 圖清單9-12
• 表清單12-13
• 注釋表13-15
• 縮略詞15-16
• 第一章 緒論16-23
• 1.1 選題背景16-17
• 1.2 液力變矩器的工作原理17-18
• 1.3 液力變矩器的研究理論18-19
• 1.4 國內外研究情況19-21
• 1.4.1 國內研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4.2 國外研究現(xiàn)狀20-21
• 1.5 本文研究的目的和內容21-22
• 1.6 本章小結22-23
• 第二章 流固耦合分析的基本理論23-30
• 2.1 流體力學控制方程23-24
• 2.2 結構力學的基本控制方程24-25
• 2.3 流固耦合方程25-26
• 2.4 流固耦合分析分類26-29
• 2.4.1 單向流固耦合27-28
• 2.4.2 雙向流固耦合28
• 2.4.3 流固耦合方法的選擇28-29
• 2.5 本章小結29-30
• 第三章 數(shù)值計算方法介紹30-38
• 3.1 有限差分法30
• 3.2 有限元法30-32
• 3.2.1 有限元法的基本思想30-31
• 3.2.2 有限元法的離散31-32
• 3.2.3 有限元法的基本步驟32
• 3.3 有限體積法32-34
• 3.3.1 有限體積法的基本思想32-33
• 3.3.2 有限體積法的特點33-34
• 3.3.3 離散格式34
• 3.4 軟件基礎34-37
• 3.4.1 Pro/E34-35
• 3.4.2 ANSYS Workbench35
• 3.4.3 CFX35-36
• 3.4.4 ICEM CFD36-37
• 3.5 本章小結37-38
• 第四章 液力變矩器流場分析38-57
• 4.1 流場數(shù)值分析的約定38-39
• 4.2 建立幾何模型39-41
• 4.3 流場網格模型的建立41-44
• 4.3.1 網格的劃分形式41-42
• 4.3.2 網格劃分的原則42
• 4.3.3 網格的生成42-43
• 4.3.4 網格質量控制43-44
• 4.4 流場的數(shù)值模擬44-51
• 4.4.1 初始值的確定44-45
• 4.4.2 湍流模型的選擇45-48
• 4.4.3 邊界條件的設置48-50
• 4.4.4 求解格式的選擇50
• 4.4.5 收斂準則的設置50-51
• 4.5 流場數(shù)值計算結果分析51-56
• 4.5.1 泵輪流場計算結果分析52-53
• 4.5.2 渦輪流場計算結果分析53-55
• 4.5.3 導輪流場計算結果分析55-56
• 4.6 本章小結56-57
• 第五章 液力變矩器葉片強度分析57-67
• 5.1 初始值的給定57-58
• 5.2 葉片模型網格的劃分58
• 5.3 葉片模型邊界條件設置58-60
• 5.4 葉片強度分析60-66
• 5.4.1 泵輪葉片強度分析60-62
• 5.4.2 渦輪葉片強度分析62-64
• 5.4.3 導輪葉片強度分析64-66
• 5.4.4 葉片強度分析總結66
• 5.5 本章小結66-67
• 第六章 液力變矩器壽命計算67-80
• 6.1 疲勞壽命分析的基本原理67
• 6.2 疲勞積累損傷理論67-69
• 6.2.1 線性累積損傷理論68
• 6.2.2 非線性累積損傷理論68
• 6.2.3 雙線性累積損傷理論68-69
• 6.3 疲勞壽命計算方法69-70
• 6.3.1 名義應力法69-70
• 6.3.2 局部應力-應變法70
• 6.3.3 場強法70
• 6.4 有限元疲勞分析介紹70-71
• 6.5 液力變矩器葉片壽命計算71-74
• 6.5.1 添加材料的 S-N 曲線71-72
• 6.5.2 平均應力的處理方法72-74
• 6.5.3 其他參數(shù)的設置74
• 6.6 各葉輪葉片壽命分析74-79
• 6.6.1 泵輪葉片壽命分析74-76
• 6.6.2 渦輪葉片壽命分析76-78
• 6.6.3 導輪葉片壽命分析78-79
• 6.7 本章小結79-80
• 第七章 總結與展望80-82
• 參考文獻82-85
• 致謝85-86
• 在校期間的研究成果及發(fā)表的學術論文86

【參考文獻】

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本文編號：923200