液力变矩器流固耦合强度分析及优化 本科毕业论文

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1、本科生毕业论文（设计）题目液力变矩器流固耦合强度分析及优化学院建筑与环境学院　专业工程力学　学生姓名　学号年级2008级指导教师　46目录摘要2Abstract2第一章绪论51.1液力变矩器的组成及工作原理51.1.1液力变矩器的组成51.1．2液力变矩器的工作原理51.2流体机械内部流场的数值模拟概况71.2.1计算流体力学的研究81.2.2CFD的作用和应用81.2.3CFD技术在流体机械设计和研究方面的应用91.2.4CFD技术在液力变矩器设计和研究方法的应用91.3研究的目的和研究的主要内容101.3.1研究目的和研究意义101.3.2主要研究

2、内容101.4本章小结11第二章流固耦合理论与流固耦合分析软件122.1流固耦合的研究内容122.2流固耦合的分析理论132.2.1运动学和动力学系数132.2.2流体模型和结构模型的网格132.2.3流体和结构模型中的相容时间积分142.2.4流固耦合中的有限元方程152.2.5迭代法求解双向耦合152.2.6直接计算法求解单向耦合162.2．7数值建模方法172.3流固耦合分析软件202.3.1ADINA的发展概述202.3.2ADINA软件的主要的技术特点202.3.3ADINA的主要功能212.4本章小结22第三章液力变矩器单流道流固耦合分析2

3、23.1建立单流道几何模型223.1.1几何模型223.1.2网格模型253.2边界条件得设置273.2.1流体的边界条件273.2.2固体的边界条件273.3定义材料属性273.4计算结果及其分析283.4.1固体模型计算结果283.5本章小结32第四章液力变矩器整体结构的强度分析33464.1ANSYSWorkbench简介334.2建立计算有限元模型344.2.1几何模型简化344.2.2定义材料属性344.2.3边界条件的处理354.2.3荷载的处理354.2.4网格划分354.3液力变矩器强度分析364.3.1荷载工况选择364.3.2强度计

4、算结果及其分析364.4模态分析384.4.1模态分析简介384.4.2模态分析的理论基础384.4．3模态分析的过程394.4.4模态计算结果及分析404.5液力变矩器优化414.6本章小结42第五章全文总结445.1结论445.2展望445.2.1实验研究445.2.2液力变矩器叶片优化设计45参考文献46致谢4746摘要液力变矩器是车辆变速装置中广泛应用的部件结构，它利用液体作为工作介质来传递动力，其工作过程存在的液体与结构的相互动力作用（简称流固耦合）不仅影响其工作性能，还会产生液流激震力，并且承受着来自于发动机以及传动系统的各种载荷，将导致结

5、构振动疲劳及损伤。本文以综合型液力变矩器为例，用CATIA软件建立其CAD模型，基于ADINA软件对液力变矩器单流道流固耦合问题进行了计算分析，并基于大型有限元软件ANSYSWorkbench分析平台对液力变矩器进行了结构强度和模态分析。分析中，基于液体-结构弱耦合（weakcoupled）法，液力变矩器工作介质采用湍流()模型和有限单元法离散，而将涡轮、泵轮、导轮叶片等视作弹性体，耦合界面采用线性插值算法，压力-速度耦合算法采用Newton-Raphson迭代计算。分析液力变矩器耦合特性、应力及模态振型和参数优化等，可为涡轮、泵轮、导轮叶片设计提供一

6、定的理论参考。关键词：流固耦合、液力变矩器、叶片、强度分析AbstractHydraulictorqueconverteriswidelyusedinautomatictransmissionofcar.Itisadevicethattransferpowerbyfluid.Whenitworking,DynamicInterractionbetweenliquidandstructure(referredtoasfluid-structureinterraction)ontonlyaffectsitsworkperformance.Butalsopr

7、oduceflowshockforce,andundertheengineandtransmissionsystemload.Thatwillleadtostructuralvibrationfatigueandinjury.Thereseachtakedtheintegratedtorqueconverterasanexample,makinguseofthesoftwareofCATIAtobuildupthemodleofinteratedhydraulictorqueconverter.BaseontheADINAsoftware,calcul

8、ateandanalysisthesinglechannelfluid-structurepr