本文關(guān)鍵詞：某車輛蓄壓器可靠性及螺紋聯(lián)接彈塑性接觸有限元分析

  更多相關(guān)文章： 蓄壓器 故障模式 耐壓試驗 彈塑性 接觸有限元 螺紋聯(lián)接強度

【摘要】：本論文以科研項目為背景,展開了對某車輛蓄壓器的可靠性以及螺紋聯(lián)接問題的研究。在該車輛的外場試驗中,蓄壓器出現(xiàn)了漏氣、滲油等故障,端蓋和閥體端的沖脫事故時有發(fā)生。因此對該蓄壓器進(jìn)行可靠性分析以及其螺紋聯(lián)接部位的聯(lián)接強度分析就顯得非常必要。本文對該蓄壓器進(jìn)行了系統(tǒng)的可靠性分析,通過FMECA與FTA分析確定該蓄壓器的具體故障模式,針對危害度嚴(yán)重的故障模式提出了相應(yīng)的改進(jìn),并從仿真與試驗兩個角度證明改進(jìn)后蓄壓器的優(yōu)越性。采用彈塑性理論建立起螺紋聯(lián)接的數(shù)學(xué)模型,采用二維、三維模型仿真的方法對軸向載荷下的各螺紋牙應(yīng)力、應(yīng)變進(jìn)行分析,結(jié)合內(nèi)外螺紋聯(lián)接部位的應(yīng)力、應(yīng)變試驗,通過對比找到能夠揭示內(nèi)外螺紋聯(lián)接強度問題的最優(yōu)方法。本文對該蓄壓器的改進(jìn)、使用、保養(yǎng)等方面提供了一些具有應(yīng)用價值的方法。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)采用故障模式影響及危害性分析(FMECA)方法和故障樹分析(FTA)方法,對蓄壓器的故障模式進(jìn)行分析與評估,確定危害度高的故障為螺紋損壞、缸筒焊縫開裂以及密封裝置滲油等。針對確定的故障提出了如改進(jìn)螺紋參數(shù)、改進(jìn)焊接工藝、設(shè)置組合密封裝置等方法。結(jié)合隨機事件的交、并運算建立起蓄壓器的可靠性失效相關(guān)模型,提出可靠度的計算方法。(2)利用Pro/E建立改進(jìn)前、后蓄壓器模型。結(jié)合蓄壓器在初始工作狀態(tài)(11.5MPa)、正常工作狀態(tài)(40MPa)、極限工作狀態(tài)(110.6MPa)以及正常工作時內(nèi)部最大壓強(60MPa)工作狀態(tài)的四種工況,通過ANSYS對改進(jìn)前、后的蓄壓器進(jìn)行應(yīng)力分析,分析對比四種工況下改進(jìn)前后蓄壓器的應(yīng)力云圖,從仿真的角度說明蓄壓器的改進(jìn)是合理的。同時結(jié)合改進(jìn)前后的蓄壓器進(jìn)行破壞性耐壓試驗和改進(jìn)后蓄壓器螺紋軸向應(yīng)力應(yīng)變試驗,從試驗角度表明改進(jìn)的合理性。(3)通過對四種工況的仿真分析發(fā)現(xiàn),最大應(yīng)力出現(xiàn)在蓄壓器的缸筒上,因此針對改進(jìn)后蓄壓器缸筒,采用彈塑性理論對工作載荷為60MPa的蓄壓器缸筒進(jìn)行彈塑性變形分析。針對改進(jìn)后的蓄壓器缸筒,結(jié)合Monte Carlo法與響應(yīng)面法,對60MPa工作壓力下的蓄壓器缸筒進(jìn)行隨機有限元可靠性分析,計算得到缸筒的可靠度。(4)通過對改進(jìn)后的蓄壓器缸筒進(jìn)行隨機有限元可靠性分析發(fā)現(xiàn),最大應(yīng)力出現(xiàn)在螺紋聯(lián)接部位。因此針對改進(jìn)后的螺紋聯(lián)接部位,結(jié)合彈塑性變形理論,建立軸向壓力作用下缸筒的應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)學(xué)模型。利用模型得到蓄壓器螺紋聯(lián)接部位在60MPa壓力下的軸向應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù),為接下來的對比做準(zhǔn)備。(5)針對改進(jìn)后蓄壓器缸筒的螺紋聯(lián)接部位,利用接觸有限元法解決內(nèi)外螺紋的聯(lián)接問題,分別建立起內(nèi)外螺紋聯(lián)接的二維模型與三維模型,通過ANSYS設(shè)置面面接觸,對蓄壓器的聯(lián)接部位的內(nèi)外螺紋進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變分析。結(jié)合數(shù)學(xué)模型法、二維仿真法、三維仿真法對蓄壓器螺紋聯(lián)接部位軸向載荷下的螺紋應(yīng)力、應(yīng)變結(jié)果,參照改進(jìn)后蓄壓器螺紋軸向應(yīng)力應(yīng)變試驗結(jié)果,從三種方法中選出能夠揭示內(nèi)外螺紋聯(lián)接強度問題的最優(yōu)方法是三維模型仿真法。
【關(guān)鍵詞】：蓄壓器 故障模式 耐壓試驗 彈塑性 接觸有限元 螺紋聯(lián)接強度
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.335.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-16
• 1.2.1 可靠性工程的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-13
• 1.2.2 FMECA技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢13-14
• 1.2.3 隨機有限元法研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢14-15
• 1.2.4 螺紋聯(lián)接研究的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢15-16
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容16-18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 蓄壓器的可靠性分析19-41
• 2.1 蓄壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理19
• 2.1.1 蓄壓器的結(jié)構(gòu)19
• 2.1.2 蓄壓器的工作原理19
• 2.2 蓄壓器的故障分析19-30
• 2.2.1 故障分類19-20
• 2.2.2 蓄壓器的故障影響及危害性分析20-28
• 2.2.3 蓄壓器的故障樹分析28-30
• 2.3 蓄壓器的可靠性30-37
• 2.3.1 可靠性的概念30-31
• 2.3.2 隨機交、并運算31-34
• 2.3.3 失效相關(guān)與失效相關(guān)系數(shù)34-36
• 2.3.4 蓄壓器失效相關(guān)下的可靠度的計算36-37
• 2.4 針對主要故障提出的設(shè)計改進(jìn)37-40
• 2.4.1 閥體與缸筒聯(lián)接的設(shè)計改進(jìn)37-38
• 2.4.2 密封部位的設(shè)計改進(jìn)38
• 2.4.3 缸筒焊接設(shè)計的改進(jìn)38
• 2.4.4 增加安全溢流閥38-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第三章 蓄壓器工況模擬與耐壓試驗41-51
• 3.1 蓄壓器實體模型的建立41
• 3.2 蓄壓器的工況模擬41-46
• 3.2.1 工況的介紹41-42
• 3.2.2 工況的模擬42-46
• 3.3 蓄壓器的耐壓試驗46-49
• 3.3.1 破壞性耐壓試驗46-47
• 3.3.2 螺紋應(yīng)力、應(yīng)變試驗47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第四章 缸筒彈塑性變形分析及隨機有限元可靠性分析51-71
• 4.1 缸筒的彈塑性形變分析51-56
• 4.1.1 彈塑性分析理論51
• 4.1.2 彈塑性問題考慮的重要因素51-52
• 4.1.3 彈塑性分析計算52-53
• 4.1.4 蓄壓器缸筒的彈塑性仿真分析53-56
• 4.2 Monte Carlo模擬法與響應(yīng)面法56-58
• 4.2.1 Monte Carlo模擬法56-57
• 4.2.2 響應(yīng)面法57-58
• 4.3 Monte Carlo隨機有限元法與響應(yīng)面隨機有限元法58-64
• 4.3.1 Monte Carlo隨機有限元法58-61
• 4.3.2 響應(yīng)面隨機有限元法61-64
• 4.4 改進(jìn)后蓄壓器缸筒隨機有限元分析64-69
• 4.4.1 確定性有限元分析64-65
• 4.4.2 蓄壓器缸筒的可靠性分析文件65-67
• 4.4.3 蓄壓器缸筒的擬合響應(yīng)面的建立67-68
• 4.4.4 基于響應(yīng)面法蓄壓器缸筒的靜可靠性大量模擬68-69
• 4.5 本章小結(jié)69-71
• 第五章 內(nèi)外螺紋聯(lián)接的彈塑性理論研究71-80
• 5.1 螺紋概述71-72
• 5.2 內(nèi)外螺紋聯(lián)接強度的彈塑性理論基礎(chǔ)72-75
• 5.2.1 內(nèi)外螺紋的受力73-74
• 5.2.2 螺紋扣牙的力矩74-75
• 5.3 數(shù)學(xué)模型的建立與求解75-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 第六章 利用有限元法解決內(nèi)外螺紋聯(lián)接問題80-98
• 6.1 利用接觸問題的有限元法解決內(nèi)外螺紋的聯(lián)接問題80-84
• 6.1.1 關(guān)于接觸表面的四點假定80
• 6.1.2 接觸面條件80-82
• 6.1.3 處理接觸問題的三種泛函數(shù)方法82-84
• 6.2 應(yīng)用到的技術(shù)模塊分析84-85
• 6.2.1 ANSYS接觸模塊84-85
• 6.2.2 面面接觸單元85
• 6.3 接觸單元關(guān)鍵字85-88
• 6.3.1 接觸剛度的確定86-87
• 6.3.2 調(diào)整初始接觸條件87
• 6.3.3 選擇檢查是否接觸的位置87-88
• 6.4 內(nèi)外螺紋聯(lián)接的有限元分析88-97
• 6.4.1 內(nèi)外螺紋聯(lián)接模型的建立88-89
• 6.4.2 二維平面模型的分析89-93
• 6.4.3 三維模型的分析及比較93-97
• 6.5 本章小結(jié)97-98
• 第七章 總結(jié)與展望98-100
• 7.1 總結(jié)98-99
• 7.2 展望99-100
• 致謝100-101
• 參考文獻(xiàn)101-106
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及科研情況106-107
• 附表B1107-108
• 附表B2108-109
• 附表B3109-111
• 附表B4111-112
• 附表B5112-113
• 附表B6113-114
• 附表B7114-115
• 附表B8115

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1 本報記者 胡Z，

本文編號：641485