汽车减振器非等构叠加阀片周向应力的计算方法

摘要

本发明涉及汽车减振器非等构叠加阀片周向应力的计算方法，属于减振器技术领域，其特征在于：根据叠加阀片的厚度和片数、内圆及外圆半径，确定出各非等构叠加阀片的外半径不等率系数、当量厚度、等效厚度及厚度比例系数；根据第1片叠加阀片的结构及材料特性参数，计算出非等构叠加阀片的周向应力系数；从而实现均布压力下非等构叠加阀片在任意半径处周向应力的计算。通过实例与ANSYS仿真验证可知：该方法是正确的，为汽车减振器非等构叠加阀片的设计和应力强度校核，提供了可靠的周向应力计算方法，可提高减振器的设计水平、质量和性能，降低设计和试验费用及生产成本，在满足特性设计要求前提下，确保阀片应力强度设计要求。

主权项

汽车减振器非等构叠加阀片周向应力的计算方法，其具体计算步骤如下：(1)确定各非等构叠加阀片的外半径不等率系数η_i:根据汽车减振器非等构叠加阀片的外半径r_b1,r_b2,…,r_bn,其中,r_b1>r_b2>…>r_bn,内半径r_a，确定各叠加阀片的外半径不等率η_i,即:${\eta }_1=0,{\eta }_2=\frac{r_{b1}-r_{b2}}{r_{b1}-r_a},\mathrm{...},{\eta }_n=\frac{r_{b1}-r_{bn}}{r_{b1}-r_a};$(2)计算汽车减振器各非等构叠加阀片的当量厚度h_ie:根据汽车减振器各非等构叠加阀片的厚度h₁,h₂,…,h_n,及步骤(1)中的外半径不等率η_i，计算各非等构叠加阀片的当量厚度h_ie，即:$h_{1e}=h_1,h_{2e}=h_{1e}{h}_2\sqrt[3]{\frac{(1-{\eta }_2^3)}{h_{1e}^3+{\eta }_2^3{h}_2^3}},h_{3e}=h_{2e}{h}_3\sqrt[3]{\frac{(1-{\eta }_3^3)}{h_{2e}^3+{\eta }_3^3{h}_3^3}},\mathrm{...},h_{ne}=h_{(n-1)e}{h}_n\sqrt[3]{\frac{(1-{\eta }_n^3)}{h_{(n-1)e}^3+{\eta }_n^3{h}_n^3}};$(3)计算非等构叠加阀片的等效厚度h_E和厚度比例系数k_hi：根据非等构叠加阀片的片数n₁，n₂，…，n_n，及步骤(2)中的各叠加阀片的当量厚度h_ie，计算汽车减振器非等构叠加阀片的等效厚度h_E和各叠加阀片的厚度比例系数k_hi，即：$h_E=\sqrt[3]{n_1{h}_{1e}^3+n_2{h}_{2e}^3+\mathrm{...}+n_n{h}_{ne}^3};$k_h1＝h_1e/h_E，k_h2＝h_2e/h_E，…，k_hn＝h_ne/h_E；(4)汽车减振器非等构叠加阀片在任意半径r处的周向应力系数G_σθr计算：根据第1片非等构叠加阀片的内半径r_a，外半径r_b1，弹性模量E和泊松比μ，计算汽车减振器非等构叠加阀片在任意半径r处的周向应力系数G_σθr，即：$G_{\sigma \theta r}=\frac{({\mathrm{r\mu G}}_2+G_1)}{2(1-{\mu }^2)r},r_a\le r\le r_{b1};$式中，G₁＝3(1‑μ²)(E₁/r+2E₂rln r+E₂r+2E₃r+4r³)/16，G₂＝3(1‑μ²)(‑E₁/r²+2E₂ln r+3E₂+2E₃+12r²)/16；$E_2=-8r_{b1}^2,E_3=\frac{(A_1{E}_2{B}_2+A_1{B}_4-B_1{E}_2{A}_2-B_1{A}_4)}{B_1{A}_3-A_1{B}_3},E_1=-\frac{A_4+E_2{A}_2+E_3{A}_3}{A_1},$$E_4=-(r_a^4-E_1\ln r_a+E_2{r}_a^2\ln r_a+E_3{r}_a^2),$A₁＝1/r_a，A₂＝2r_aln r_a+r_a，A₃＝2r_a，B₂＝2(μ+1)ln r_b1+μ+3，B₃＝2(μ+1)，其中，当r＝r_a的周向应力系数G_σθr，即为非等构叠加阀片在内半径r_a处的最大周向应力系数G_σθmax，即：$G_{\sigma \theta max}=\frac{(r_a{\mathrm{\mu G}}_2+G_1)}{2(1-{\mu }^2)r_a},$式中，$G_2=3(1-{\mu }^2)(-E_1/r_a^2+2E_2\ln r_a+3E_2+2E_3+12r_a^2)/16;$(5)汽车减振器各非等构叠加阀片周向应力σ_θrhi的计算：根据汽车减振器非等构叠加阀片所受的压力p，步骤(3)中的等效厚度h_E和厚度比例系数k_hi，及步骤(4)中的周向应力系数G_σθr，对汽车减振器各非等构叠加阀片在任意半径r处的周向应力σ_θrhi进行计算，即：${\sigma }_{\theta rhi}=k_{hi}{G}_{\sigma \theta r}\frac{p}{h_E^2},i=1,2,\mathrm{...},n;$其中，当G_σθr为内半径r_a处的最大周向应力系数G_σθmax，则σ_θrhi即为非叠加阀片h_i在内半径位置处的最大周向应力σ_θmax hi。