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.pdf

1、本論文以科研項(xiàng)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(yàn)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(shí)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(qiáng)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(yàn)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

2、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(yàn)，通過對比找到能夠揭示內(nèi)外螺紋聯(lián)接強(qiáng)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(jià)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

3、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(jī)事件的交、并運(yùn)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(jì)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(shí)內(nèi)部最大壓強(qiáng)(60MPa)工作狀態(tài)的四種工況，通過ANSYS對改進(jìn)前、后的蓄壓器

4、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(shí)結(jié)合改進(jìn)前后的蓄壓器進(jìn)行破壞性耐壓試驗(yàn)和改進(jìn)后蓄壓器螺紋軸向應(yīng)力應(yīng)變試驗(yàn)，從試驗(yàn)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

5、60MPa工作壓力下的蓄壓器缸筒進(jìn)行隨機(jī)有限元可靠性分析，計(jì)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(jī)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