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，針對危害度嚴重的故障模式提出了相應的改進，并從仿真與試驗兩個角度證明改進后蓄壓器的優(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力、應變進行分析，結合內(nèi)外螺紋聯(lián)接部位的應力、應變試驗，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、使用、保養(yǎng)等方面提供了一些具有應用價值的方法。
　　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螺紋參數(shù)、改進焊接工藝、設置組合密封裝置等方法。結合隨機事件的交、并運算建立起蓄壓器的可靠性失效相關模型，提出可靠度的計算方法。
　　(2)利用Pro/E建立改進前、后蓄壓器模型。結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對改進前、后的蓄壓器

4、進行應力分析，分析對比四種工況下改進前后蓄壓器的應力云圖，從仿真的角度說明蓄壓器的改進是合理的。同時結合改進前后的蓄壓器進行破壞性耐壓試驗和改進后蓄壓器螺紋軸向應力應變試驗，從試驗角度表明改進的合理性。
　　(3)通過對四種工況的仿真分析發(fā)現(xiàn)，最大應力出現(xiàn)在蓄壓器的缸筒上，因此針對改進后蓄壓器缸筒，采用彈塑性理論對工作載荷為60MPa的蓄壓器缸筒進行彈塑性變形分析。針對改進后的蓄壓器缸筒，結合Monte Carlo法與響應面法，對

5、60MPa工作壓力下的蓄壓器缸筒進行隨機有限元可靠性分析，計算得到缸筒的可靠度。
　　(4)通過對改進后的蓄壓器缸筒進行隨機有限元可靠性分析發(fā)現(xiàn)，最大應力出現(xiàn)在螺紋聯(lián)接部位。因此針對改進后的螺紋聯(lián)接部位，結合彈塑性變形理論，建立軸向壓力作用下缸筒的應力、應變數(shù)學模型。利用模型得到蓄壓器螺紋聯(lián)接部位在60MPa壓力下的軸向應力、應變數(shù)據(jù)，為接下來的對比做準備。
　　(5)針對改進后蓄壓器缸筒的螺紋聯(lián)接部位，利用接觸有限元法解決