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1、(10)申请公布号 CN 103150434 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103150434 A *CN103150434A* (21)申请号 201310073462.1 (22)申请日 2013.03.08 G06F 17/50(2006.01) (71)申请人 山东理工大学 地址 255086 山东省淄博市高新技术产业开 发区高创园 D 座 1012 室 (72)发明人 周长城 刘小亭 提艳 (54) 发明名称 减振器环形阀片复合应力的计算方法 (57) 摘要 本发明涉及减振器环形阀片复合应力的计 算方法， 属于减振器技术领域。先前对环形阀片 复合应力一直没有可靠。
2、的计算方法， 大都是利用 ANSYS 进行数值仿真， 不能满足减振器现代化 CAD 设计要求。本发明其特征在于采用如下步骤 ： 1)、 确定复合应力系数构成的各常数项 ； 2)、 在任意 半径r位置的复合应力系数计算 ； 3)、 阀片在任意 半径r位置的复合应力计算。该发明可根据减振 器环形阀片的结构及材料特性参数和所受压力， 对在任意半径位置的复合应力及在内圆半径处的 最大复合应力进行计算。通过 ANSYS 仿真结果可 知， 该减振器环形阀片复合应力计算方法是精确 的， 为减振器环形叠加阀片拆分设计及应力强度 校核提供了可靠的复合应力计算方法。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说。
3、明书 5 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103150434 A CN 103150434 A *CN103150434A* 1/2 页 2 1. 减振器环形阀片复合应力的计算方法， 其具体步骤如下 ： （1） 确定环形阀片复合应力系数构成的常数项 ： 根据减振器环形阀片的内圆半径 ， 外圆半径 ， 泊松比， 确定环形阀片在均布压力 下复合应力系数构成的各常数E1，E2，E3和E4, 分别为 ： , ，, ; 式中， ，； （2） 在任意半径r位置的环形阀片复合应力系数计算 ： 根据减。
4、振器环形阀片的内圆半径 ， 外圆半径 ， 泊松比， 及步骤 （1） 中的环形阀片 复合应力系数构成的常数项E1，E2，E3和E4， 计算环形阀片在任意半径r（） 处的复 合应力系数， 即 ： ； 式中，； ， ； 其中， 当r 时，就是内圆半径 位置的最大合应力系数； （3） 环形阀片在任意半径r位置的复合应力及最大复合应力计算 ： 根据减振器环形阀片的厚度h， 压力p， 及步骤 （2） 中的及， 对减振器环形阀 片在半径r处的复合应力及在内圆半径 处的最大复合应力进行计算， 即 ： ； 。 2.根据权利要求1所述方法中的步骤(1)(2)， 其特征在于 ： 根据减振器环形阀片的 内圆半径 ， 。
5、外圆半径 ， 泊松比， 对减振器环形阀片在任意半径r位置的复合应力系数 进行计算， 即 ： 权 利 要 求 书 CN 103150434 A 2 2/2 页 3 式中，； ， ； , ， , ;， ，。 3. 根据权利要求 1 所述方法中的步骤 (3)， 其特征在于 ： 根据减振器环形阀片的厚度 h， 所承受压力p， 在任意半径r位置的复合应力系数及在内圆半径ra位置的最大复合 应力系数， 对减振器环形阀片在任意半径r位置的复合应力及在内圆半径ra位置 的最大复合应力进行计算。 权 利 要 求 书 CN 103150434 A 3 1/5 页 4 减振器环形阀片复合应力的计算方法 技术领域 0。
6、001 本发明涉及液压减振器， 特别是减振器环形阀片复合应力的计算方法。 背景技术 0002 对于减振器环形阀片复合应力计算， 先前国内外无可精确、 可靠的计算方法， 大都 是利用有限元仿真软件， 通过建立实体模型对阀片在给定压力下的复合应力进行数值仿 真， 可以得到可靠的数值解， 但是需要建立实体模型且不能提供精确的解析计算式及计算 方法， 因此不能满足现代汽车工业快速发展及减振器现代化CAD设计的要求。 尽管 机械设 计手册 提供了最大应力计算公式， 只能根据阀片内、 外圆半径的比值查手册得到一个近似 应力系数， 对阀片最大应力进行近似计算， 但是不能对阀片在任意半径位置的复合应力进 行计。
7、算。 0003 随着汽车工业的快速发展及行驶速度的不断提高， 对减振器及节流阀片设计提出 了更高的要求， 必须建立精确、 可靠的减振器环形阀片复合应力计算方法， 能够对环形阀片 的复合应力强度进行精确计算， 满足减振器叠加阀片拆分设计及应力强度校核的要求。 发明内容 0004 针对上述现有技术中存在的缺陷， 本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、 准确、 可靠的减振器环形阀片复合应力的计算方法， 其计算流程如图 1 所示。 0005 为了解决上述技术问题， 本发明所提供的减振器环形阀片复合应力的计算方法， 力学模型如图 2 所示 , 其技术方案实施步骤如下 ： （1） 确定环形阀片复合应力系。
8、数构成的常数项 ： 根据减振器环形阀片的内圆半径 ， 外圆半径 ， 泊松比， 确定环形阀片在均布压力 下复合应力系数构成的各常数E1，E2，E3和E4, 分别为 ： , ，, ; 式中， ，； （2） 在任意半径r位置的环形阀片复合应力系数计算 ： 根据减振器环形阀片的内圆半径 ， 外圆半径 ， 泊松比， 及步骤 （1） 中的环形阀片 复合应力系数构成的常数项E1，E2，E3和E4， 计算环形阀片在任意半径r（） 处的复 合应力系数， 即 ： 说 明 书 CN 103150434 A 4 2/5 页 5 ； 式中，； ， ； 其中， 当r 时，就是内圆半径 位置的最大合应力系数； （3） 环形。
9、阀片在任意半径r位置的复合应力及最大复合应力计算 ： 根据减振器环形阀片的厚度h， 压力p， 及步骤 （2） 中的及， 对减振器环形阀 片在半径r处的复合应力及在内圆半径 处的最大复合应力进行计算， 即 ： ； 。 0006 本发明比现有技术具有的优点 ： 对于减振器环形阀片复合应力计算， 先前国内外无可精确、 可靠的计算方法， 大都是利 用有限元仿真软件， 对给定压力下的阀片通过建立实体模型进行数值仿真， 可以得到近似 的数值解， 但是不能满足减振器及叠加阀片现代化 CAD 设计的要求。尽管 机械设计手册 提供了最大应力计算公式， 只能根据阀片内、 外圆半径的比值查手册得到一个近似应力系 数。
10、， 对阀片最大应力进行近似计算， 但是不能对阀片在任意半径位置的复合应力进行计算。 本发明可根据减振器环形阀片的结构参数和材料性能参数， 对环形阀片在任意半径位置的 复合应力及内圆半径ra处的最大复合应力进行精确计算， 通过与 ANSYS 仿真结果比较可 知， 该减振器环形阀片复合应力的计算方法是正确的， 为减振器叠加阀片拆分设计及应力 强度校核， 提供了可靠的减振器环形阀片复合应力计算方法。 0007 为了更好地理解本发明下面结合附图作进一步的说明。 0008 图 1 是减振器环形阀片复合应力计算流程图 ； 图 2 是减振器环形阀片在均布压力下的力学模型 ； 图 3 是实施例一的减振器环形阀。
11、片复合应力系数随半径r的变化曲线 ； 图 4 是实施例一的减振器环形阀片在不同压力情况下的复合应力曲线 ； 图 5 是实施例一的减振器环形阀片最大复合应力随压力p的变化曲线 ； 图 6 是实施例一的减振器环形阀片复合应力 ANSYS 仿真云图 ； 图 7 是实施例二的减振器环形阀片复合应力系数随半径r的变化曲线 ； 图 8 是实施例二的减振器环形阀片在压力p=3.0MPa 下的复合应力曲线 ； 图 9 是实施例二的减振器环形阀片复合应力 ANSYS 仿真云图 ； 说 明 书 CN 103150434 A 5 3/5 页 6 图 10 是实施例三的减振器环形阀片在压力p=4.0MPa 下的复合应。
12、力曲线 ； 具体实施方案 0009 下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。 0010 实施例一 ： 某减振器阀片的厚度h=0.3mm,内圆半径=5.0mm， 外圆半径=8.5mm， 泊松比=0.3， 均布压力分别为p=1.0MPa，p=2.0MPa 和p=3.0MPa。 0011 本发明实例所提供的减振器环形阀片复合应力的计算方法， 计算流程如图 1 所 示， 具体步骤如下 ： （1） 确定阀片复合应力系数构成的各常数项E1、E2、E3和E4 根据减振器阀片的内圆半径=5.0mm， 外圆半径=8.5mm， 弹性模量E=2.0和 泊松比=0.3， 确定在均布压力下， 阀片复合应力系数构成的各项。
13、常数E1、E2、E3和E4， 即 ： ， , =； 式中 , ， ，； （2） 在任意半径r位置的阀片复合应力系数计算 根据减振器环形阀片的内圆半径=5.0mm， 外圆半径=8.5mm， 泊松比=0.3， 及步骤 （1） 中E1，E2，E3和E4， 计算阀片在任意半径r（） 处的复合应力系数， 即 ： 式中，； ， ； 计算得到复合应力系数随半径r（） 的变化曲线， 如图 3 所示， 其中， 在 内 圆 半 径=5.0mm 处 的 复 合 应 力 系 数=mm2/ N=。 0012 （3） 阀片在任意半径r位置的复合应力及最大复合应力计算 1） 不同压力下的阀片复合应力计算 说 明 书 CN 。
14、103150434 A 6 4/5 页 7 根据阀片的厚度h=0.3mm， 及步骤 （2） 中的计算得到的在任意半径r（） 处的 复合应力系数， 当压力p=1.0MPa，p=2.0MPa 和p=3.0MPa， 计算所得到的减振器环形阀 片复合应力曲线， 如图 4 所示。 0013 2） 不同压力下在内圆半径 处的阀片最大复合应力计算 根据阀片的厚度h=0.3mm， 及步骤 （2）中的在内圆半径=5.0mm 处的复合应力系数 =mm2/N=， 当压力p=1.0MPa，p=2.0MPa 和p=3.0MPa， 对 在内圆半径 处的阀片最大复合应力分别进行计算 ： ， ； 计算得到的在内圆半径=5.0。
15、mm处的阀片最大复合应力随压力p的变化曲线， 如 图 5 所示。 0014 根据减振器环形阀片的内圆半径ra 5.0mm， 外圆半径rb 8.5mm， 厚度h 0.3mm， 泊松比 0.3， 利用 ANSYS 进行建模， 网格划分单位为 0.1mm， 施加相同均布压力 p 3.0MPa 情况下， 仿真得到的减振器环形阀片的复合应力仿真云图， 如图 6 所示。 0015 由仿真结果图 6 可知， 在均布压力p 3.0MPa 下， 该阀片最大复合应力的仿 真值为 1400MPa， 与利用该计算方法所得到的最大复合应力=1413.98MPa 之间的偏差 为 13.98MPa， 相对偏差仅为 0.98。
16、%， 表明本发明所建立的减振器环形阀片复合应力的计算 方法是精确、 可靠的， 为减振器叠加阀片拆分设计及强度校核， 提供了可靠的环形阀片复合 应力计算方法。 0016 实施例二 ： 某减振器环形阀片的厚度h=0.3mm, 内圆半径=5.0mm， 外圆半径 =8.75mm， 泊松比=0.3， 均布压力p=3.0MPa。 0017 采用实施例一的计算步骤， 根据减振器环形阀片的内圆半径=5.0mm， 外圆半径 =8.75mm， 泊松比=0.3， 确定环形阀片复合应力系数构成的各项常数E1、E2、E3和E4， 即 ： ， , =； 式中 , ， ，； 说 明 书 CN 103150434 A 7 5。
17、/5 页 8 该实施例计算所得到减振器环形阀片复合应力系数随半径r（） 的变化曲 线， 如图7所示 ； 当压力p=3.0MPa， 计算得到的减振器环形阀片复合应力曲线， 如图8所 示， 在内圆半径=5.0mm 处的复合应力系数=mm2/N=， 最大复合应力=1643.3MPa。 0018 根据减振器环形阀片的内圆半径ra 5.0mm， 外圆半径rb 8.75mm， 厚度h 0.3mm， 泊松比 0.3， 利用 ANSYS 进行建模， 网格划分单位为 0.1mm， 施加相同均布压力 p 3.0MPa 情况下， 仿真得到的阀片复合应力仿真云图， 如图 9 所示。 0019 由仿真结果图 9 可知，。
18、 在均布压力p 3.0MPa 下， 该环形阀片最大复合应力 仿真值为 1650MPa， 与利用该计算方法所得到的最大复合应力值 1643.3MPa 之间的偏 差仅为 6.7MPa， 相对偏差仅为 0.4%， 表明本发明所建立的减振器环形阀片复合应力的计算 方法是精确。 0020 实施例三 ： 某减振器环形阀片的结构参数和材料性能参数与实施例二的完全相 同， 仅所施加的均布压力p=4.0MPa 与实施例的不同。 0021 采用实施例二的计算步骤， 对实施例三减振器环形阀片在均布压力p=4.0MPa 的 复合应力进行计算 ； 由于减振器环形阀片的结构参数和材料性能参数， 与实施例二的完全 相同， 。
19、因此环形阀片复合应力系数构成的各项常数 （E1、E2、E3和E4） 及复合应力系数与 实施例二的完全相同。 0022 在 均 布 压 力p=4.0MPa， 计 算 得 到 的 减 振 器 环 形 阀 片 复 合 应 力曲 线， 如 图 10 所 示， 利 用 在 内 圆 半 径=5.0mm 处 的 复 合 应 力 系 数=mm2/ N=， 求得该减振器环形阀片的最大复合应力=2191MPa。 说 明 书 CN 103150434 A 8 1/5 页 9 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103150434 A 9 2/5 页 10 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103150434 A 10 3/5 页 11 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103150434 A 11 4/5 页 12 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 103150434 A 12 5/5 页 13 图 10 说 明 书 附 图 CN 103150434 A 13 。