汽车减振器非等构叠加阀片径向应力的计算方法

摘要

本发明涉及汽车减振器非等构叠加阀片径向应力的计算方法，属于减振器技术领域，其特征在于：根据非等构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h_E及厚度比例系数k_hi；根据第1片叠加阀片的结构参数及材料特性参数，计算出非等构叠加阀片的径向应力系数G_σr；从而实现非等构叠加阀片在均布压力下的任意半径处径向应力的计算。通过实例计算与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拆分设计和应力强度校核，提供了可靠的径向应力计算方法，满足减振器特性及应力强度设计要求，可提高设计水平、质量和性能，降低设计、试验费用及生产成本。

主权项

汽车减振器非等构叠加阀片径向应力的计算方法，其具体计算步骤如下：(1)确定汽车减振器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系数η_i,即:η₁＝0,(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)中的外半径不等率系数η_i，计算各非等构叠加阀片的当量厚度h_ie，即:h_1e＝h₁，(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：$h_E=\sqrt[3]{n_1{h}_{1e}^3+n_2{h}_{2e}^3+...+n_n{h}_{ne}^3};$k_h1＝h_1e/h_E，k_h2＝h_2e/h_E，k_hi＝h_ie/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处的径向应力系数G_σr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处的径向应力系数G_σr，即：$G_{\sigma r}=\frac{({\mathrm{rG}}_2+{\mathrm{\mu G}}_1)}{2(1-{\mu }^2)r},r_a\le r\le r_{b1};$式中，G₁＝3(1‑μ²)(E₁/r+2E₂rlnr+E₂r+2E₃r+4r³)/16，G₂＝3(1‑μ²)(‑E₁/r²+2E₂lnr+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),$A₂＝2r_alnr_a+r_a，A₃＝2r_a，B₂＝2(μ+1)lnr_b1+μ+3，B₃＝2(μ+1)，其中，当r＝r_a的径向应力系数G_σr，即为非等构叠加阀片在内半径r_a处的最大径向应力系数G_σrmax，即：$G_{\sigma rmax}=\frac{(r_a{G}_2+{\mathrm{\mu 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;$(5)汽车减振器各非等构叠加阀片径向应力σ_rhi的计算：根据汽车减振器非等构叠加阀片所受的压力p，步骤(3)中的等效厚度h_E和厚度比例系数k_hi，及步骤(4)中的径向应力系数G_σr，对汽车减振器各非等构叠加阀片在任意半径r处的径向应力量σ_rhi进行计算，即：${\sigma }_{rhi}=k_{hi}{G}_{\sigma r}\frac{p}{h_E^2},r_a\le r\le r_{b1};$其中，当G_σr为内半径r_a处的最大径向应力系数G_σrmax，则σ_rhi即为非叠加阀片h_i在外半径位置处的最大径向应力σ_rhimax。