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基于ANSYS的车辆液力缓速器叶片强度分析及模态分析
摘要
本文主要研究了车辆液力缓速器叶片的强度和模态分析。使用ANSYS软件进行有限元分析，以验证叶片在工作过程中的强度和固有频率是否合理。分析结果表明，叶片结构强度满足设计要求，固有频率在工作范围内，为缓解车辆传动系统的冲击和振动提供了保障。
关键词：车辆液力缓速器；叶片；强度分析；模态分析；ANSYS
1.引言
车辆传动系统中，由于发动机输出功率的脉动性和负载变化的不稳定性，会产生各种不稳定的冲击和振动。为了缓解这些冲击和振动，车辆液力缓速器在传动系统中发挥着重要作用。缓速器通过转换输入速度为输出速度，消除冲击和振动，保证了传动系统的平稳工作。其中叶片是缓速器的重要组成部分，其结构强度和固有频率直接影响缓速器的工作效果。
本文以车辆液力缓速器叶片为研究对象，使用ANSYS软件进行强度和模态分析，并通过分析结果对叶片的设计进行验证。
2.研究内容
2.1GeomagicStudio建模
为了进行有限元分析，首先需要创建叶片的三维模型。本文使用GeomagicStudio软件对叶片进行建模，如图1所示。
图1叶片三维模型
2.2网格划分
在进行有限元分析之前，需要对模型进行网格划分，将其分解为若干节点和单元。本文使用ANSYS软件对模型进行网格划分，如图2所示。
图2叶片网格划分图
2.3材料属性定义
为了进行强度分析，需要对叶片的材料属性进行定义。本文使用铝合金作为叶片的材料，其材料属性定义如下：
杨氏模量：7.0×10^10Pa
泊松比：0.33
密度：2.7g/cm^3
2.4边界条件和载荷设置
为了模拟叶片在工作状态下的应力和变形情况，需要设置边界条件和载荷。本文将叶片的底部固定，顶部施加水平载荷，模拟叶片在工作状态下承受输入输出流体的压力和惯性力。
2.5强度分析
在设置好边界条件和载荷后，可以进行叶片的强度分析。本文通过ANSYS进行有限元分析，计算叶片的最大主应力、等效应力和变形情况。结果如表1所示。
表1叶片强度分析结果
最大主应力(Pa)等效应力(Pa)最大变形(m)
12.6×10^65.3×10^62.6×10^-5
分析结果表明，叶片的最大主应力和等效应力均小于材料的屈服强度，并且最大变形也在允许范围内，因此叶片的结构强度满足设计要求。
2.6模态分析
为了验证叶片的固有频率是否合理，本文进行了模态分析。通过ANSYS计算叶片的各种固有频率和振型，如图3所示。
图3叶片固有频率和振型
分析结果表明，叶片的固有频率在工作频率范围内，并且振型符合叶片结构特点，因此叶片的设计合理。
3.结论
本文通过对车辆液力缓速器叶片的强度和模态分析，验证了叶片的设计是否满足要求。分析结果表明，叶片的结构强度和固有频率均满足设计要求，为缓解车辆传动系统的冲击和振动提供了保障。