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隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展以及人們對(duì)車(chē)輛安全性與舒適性的要求逐步提高，液力減速器作為一種安全可靠的輔助制動(dòng)裝置在車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是，目前國(guó)內(nèi)液力減速器的設(shè)計(jì)理論還不夠完善，尤其是對(duì)葉片強(qiáng)度分析的研究還不夠深入。雖然，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)與液力減速器具有相似結(jié)構(gòu)的液力偶合器作了大量研究工作，但是，由于液力偶合器在結(jié)構(gòu)上常常采取限矩措施，故葉片強(qiáng)度問(wèn)題并不是很突出。
在計(jì)算中人們一般采用相似計(jì)算法或經(jīng)驗(yàn)公式將轉(zhuǎn)矩載荷簡(jiǎn)化為均布?jí)毫?chǎng)作用于葉片表面，在水力機(jī)械的有限元分析強(qiáng)度計(jì)算中，由于精確加載比較困難，往往采用近似簡(jiǎn)化加載的方法，這樣無(wú)疑會(huì)使計(jì)算結(jié)果有一定的誤差。而對(duì)于液力減速器來(lái)說(shuō)，在極限制動(dòng)工況需要傳遞極高的載荷，粗略估算葉片的載荷則不能滿足葉片強(qiáng)度分析的精度要求。針對(duì)某型液力減速器，采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)數(shù)值模擬技術(shù)獲得其流道內(nèi)部壓力場(chǎng)，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、曲面擬合等方法得到葉片表面壓力分布函數(shù)，再利用ANSYS軟件的APDL程序?qū)⑷~片的壓力載荷加載到有限元分析模型中，從而實(shí)現(xiàn)了較為精確的液力減速器葉片強(qiáng)度分析。
目前，有限元分析(CFEA)法在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域已有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，并得到了理論界與工程界的普遍認(rèn)可。由于CFD與FEA具有各自不同的計(jì)算域和網(wǎng)格體系，計(jì)算中所關(guān)心的物理量也不盡相同，兩者很難直接相互對(duì)應(yīng)并傳遞相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的物理量信息，對(duì)包含復(fù)雜流場(chǎng)的流一固藕合問(wèn)題直接求解時(shí)，求解精度和計(jì)算量都存在一定的問(wèn)題。現(xiàn)有軟件中對(duì)于旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械中存在的流-固耦合問(wèn)題并沒(méi)有提出直接的解決方案，故在此采用間接耦合的方法進(jìn)行分析，分析流程如圖所示。首先，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，利用局部坐標(biāo)系，將CFD和FEA模型的邊界面相對(duì)應(yīng)。然后，通過(guò)曲面擬合的方法得到葉片表面壓力分布函數(shù)。最后，利用ANSYS中的APDL程序，根據(jù)壓力分布函數(shù)將流場(chǎng)壓力作為分布載荷作用在FEA模型中，并進(jìn)行有限元分析。
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