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隨著對履帶裝甲車輛總體性能需求的不斷提高，整車質(zhì)量和體積往往也隨之增加，這樣對車輛各部件的功率密度也提出了更高的需求。這需要設(shè)計人員不斷提高車輛各部件的緊湊性，在確保性能的同時盡量減小其質(zhì)量和所占空間。作為傳動系統(tǒng)的重要組成部分，液力元件是一種典型的旋轉(zhuǎn)葉輪機械，其高功率密度在現(xiàn)有較為成熟結(jié)構(gòu)形式下，主要體現(xiàn)在高泵輪輸入轉(zhuǎn)速上，而隨著泵輪轉(zhuǎn)速大幅提高，以往成熟設(shè)計中所采取的結(jié)構(gòu)、材料、工藝等能否適應(yīng)高速工況則需要加以計算和試驗驗證，其中進行準確的葉片強度分析對于液力機械傳動系統(tǒng)的可靠性和高壽命研究是非常必要的。
葉輪機械葉片受力情況較為復(fù)雜，主要載荷包括離心力、內(nèi)部循環(huán)流動施加的壓力載荷以及傳動能量消耗產(chǎn)生的熱應(yīng)力。由于穩(wěn)定工作時溫度變化不大，因此熱應(yīng)力一般不予考慮。在傳統(tǒng)葉輪強度設(shè)計中，由于壓力載荷難以精確施加，往往將葉片視為懸臂結(jié)構(gòu)，將轉(zhuǎn)矩載荷簡化為均布壓力場作用于葉片表面，采用相似計算法或經(jīng)驗公式進行近似性的校核計算，并且工作液體壓力同時施加于葉片的工作面和非工作面，起到相互抵消的作用，其結(jié)果需要結(jié)合離心力計算結(jié)果，通過葉片應(yīng)力實測結(jié)果修正。對于形狀扭曲、設(shè)計較為復(fù)雜的液力變矩器葉片的三維流固藕合分析。
目前國內(nèi)相關(guān)研究相對較少，而對具有直葉片形式的液力偶合器的強度有限元分析也往往將流體壓力簡化成均布載荷施加到直葉片上，近期針對液力減速器，將流場分析結(jié)果通過坐標變換、曲面擬合施加到形狀較簡單的直葉片有限元分析模型上，實現(xiàn)了較為精準的液力減速器的葉片強度分析。但對變矩器的彎曲葉片，采用上述松散的等效均一載荷及間接藕合的方法難以實現(xiàn)。因此需要結(jié)合液力變矩器內(nèi)部封閉循環(huán)流動的特點，將旋轉(zhuǎn)流體機械流場分析與葉片強度分析緊密結(jié)合直接求解，這種方法基于較為準確的液力傳動計算流體動力學(xué)分析的強度有限元分析，共用同一葉片實體并分別構(gòu)建其流體與固體網(wǎng)格模型，與以往等效常值壓力載荷假設(shè)和間接藕合計算方法相比，能夠較為真實準確地反映變矩器葉片表面的受力狀態(tài)，解釋液力元件失效的力學(xué)成因，實現(xiàn)高性能液力變矩器葉柵系統(tǒng)的性能預(yù)測。
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