一种变速器液压控制阀波纹垫片密封性能计算方法技术

本发明专利技术属于汽车技术领域，具体的说是一种变速器液压控制阀波纹垫片密封性能计算方法。本发明专利技术直接对波纹垫片几何模型进行网格划分，避免了采用gasket单元对波纹垫片几何形状的简化，可以准确模拟任意几何形状波纹垫片的密封压力；波纹垫片采用板壳单元进行模拟，有效提升了仿真效率；分析过程考虑了垫片材料的塑性性能，与波纹垫片实际材料一致性好，分析精度更高，并且基于现有的材料应力应变测试数据，获得材料的真实应力、塑性应变数据，不另外增加材料力学性能试验便可进行波纹垫片的密封性能分析，有效减少了材料测试试验过程，有利于节约成本，缩短研发周期。

A calculation method for sealing performance of corrugated gasket of transmission hydraulic control valve

【技术实现步骤摘要】
一种变速器液压控制阀波纹垫片密封性能计算方法
本专利技术属于汽车
，具体的说是一种变速器液压控制阀波纹垫片密封性能计算方法。
技术介绍
产品设计过程中，通常采用两种技术手段对变速器液压控制阀中的波纹垫片密封性能进行分析。一是试验技术手段，通过在波纹垫片一侧布置感压纸，测试感压纸的压力分析判断波纹垫片的密封性能；或在变速器总成状态下，直接测试液压控制阀油路的压力保持情况间接分析判断波纹垫片的密封性能，以上两种测试试验周期长，需要有物理样机，成本高，不能完全满足产品开发的需求。二是仿真技术手段，目前针对波纹垫片密封压力仿真传统分析方法是采用商业软件ABAQUS中的gasket单元，但gasket单元不能模拟出波纹垫片的实际形状，得出的仿真结果精度较低，可靠性较差，从而影响波纹垫片密封性能的准确评价；同时在应用gasket单元进行分析时，需要进行波纹的加载与卸载试验，以得到gasket单元的加载与卸载力学性能曲线，其增加了专门的材料力学性能测试试验，提高了产品开发成本，延长了仿真时间，不利于产品开发过程中的成本控制和开发周期控制。
技术实现思路
本专利技术提供了一种变速器液压控制阀波纹垫片密封性能计算方法，本专利技术基于现有的材料应力应变测试数据，获得材料的真实应力、塑性应变数据，不另外增加材料力学性能试验便可进行波纹垫片的密封性能分析；避免了采用gasket单元需要针对不同形状波纹进行的加载与卸载试验以获得gasket单元的加载与卸载力学性能曲线的问题，有效减少了材料测试试验过程，有利于节约成本，缩短研发周期。本专利技术技术方案结合附图说明如下：一种变速器液压控制阀波纹垫片密封性能计算方法，包括以下步骤：步骤一、建立上阀体2和下阀体4的有限元模型，采用实体网格单元进行建模；步骤二、建立波纹有限元模型；步骤三、定义接触及边界条件；步骤四、定义有限元模型材料属性，包括定义材料弹性模量、泊松比、应力应变关系；步骤五、施加螺栓预紧力；步骤六、施加变速器液压控制阀液压油道工作油压；步骤七、对变速器液压控制阀总成有限元分析模型进行求解计算；步骤八、进行液压垫片密封压力卸载计算。所述步骤一具体如下：所述上阀体2和下阀体4采用二阶四面体单元进行建模，使用波纹顶端几何对称线6对上阀体2几何进行切割，将上阀体2与波纹垫片3接触面中的区域A、区域B和区域C分隔开，然后对切割后的上阀体2进行建模，区域A、区域B和区域C共同承受螺栓1的夹紧力，区域B同时还承受油道5内液压油压力作用。所述步骤二具体如下：提取波纹垫片3的中面，所述波纹垫片3采用一阶四边形单元进行建模，细化波纹处网格，沿垫片波纹圆弧7至少布置6排一阶四边形网格单元10，定义波纹垫片3的实际厚度。所述步骤三具体如下：根据上阀体2、波纹垫片3、下阀体4实际安装位置对模型进行装配，创建上阀体2与波纹垫片3、波纹垫片3与下阀体4接触面，固定变速器液压控制阀安装位置。所述步骤四具体如下：定义上阀体2、下阀体4、螺栓1、波纹垫片3的材料弹性模量、泊松比，以及波纹垫片3材料的应力应变关系；其中，只定义波纹垫片3材料塑性属性，根据公式(1)—(4)获取波纹垫片材料的塑性数据，将波纹垫片3的材料塑性数据添加到分析模型中，公式(1)—(4)如下：σ＝σnom(1+εnom)(1)ε＝ln(1+εnom)(2)εpl＝ε-εel(3)式中，σ为真实应力，ε为真实应变，σnom为名义应力，εnom为名义应变，εpl为塑性应变，εel为弹性应变,E为材料弹性模量。所述步骤五具体如下：螺栓预紧力由螺栓预紧力与螺栓拧紧力矩之间的关系式得到，施加到螺栓1上；根据公式(5)计算得到螺栓预紧力，其中螺栓预紧力的作用方向沿螺栓1的轴向，公式(5)如下：式中，F为螺栓预紧力，T为螺栓拧紧力矩，k为螺栓拧紧力矩系数，D为螺栓直径，F为计算量，T为已知量，k取0.2。所述步骤六具体如下：根据液压控制阀液压油道工作油压，在油道5、波纹垫片3、上阀体与垫片缝隙8处施加油压；由于不同油路中油压不同，为保证变速器液压控制阀密封性能的可靠性，施加的油压为各个液压油路中的最大工作油压，以保证仿真载荷条件可以覆盖变速器液压控制阀所有工况载荷。所述步骤七具体如下：使用ABAQUS软件中Standard模块对变速器液压控制阀总成有限元分析模型进行求解计算，分析波纹垫片的密封性能，为保证液压油不会进入区域A、区域C，保证变速器液压控制阀工作过程中密封的可靠性，垫片密封压力大于所要求的阈值，即垫片波纹圆弧7最小密封压力应大于液压油最大工作压力的2倍。所述步骤八具体如下：考虑到变速器液压控制阀的维修与后续使用性能，对变速器液压控制阀总成有限元模型进行卸载，并根据回弹量确定密封垫片在后续使用过程中的密封性能；卸载时，将变速器液压控制阀工作油压与螺栓预紧力设置为零；为保证波纹垫片完全回弹，将上阀体2沿着波纹垫片3受压方向上移5mm的距离；为保证波纹垫片3的循环使用性能，使卸载后垫片波纹位置的回弹量大于初始波纹高度的60％。本专利技术的有益效果为：1)本专利技术直接对波纹垫片几何模型进行网格划分，避免了采用gasket单元对波纹垫片几何形状的简化，可以准确模拟任意几何形状波纹垫片的密封压力；波纹垫片采用板壳单元进行模拟，避免了采用实体单元带来的网格数量大问题，有效提升了仿真效率；分析过程考虑了垫片材料的塑性性能，与波纹垫片实际材料一致性好，分析精度更高；2)本专利技术基于现有的材料应力应变测试数据，获得材料的真实应力、塑性应变数据，不另外增加材料力学性能试验便可进行波纹垫片的密封性能分析；避免了采用gasket单元需要针对不同形状波纹进行的加载与卸载试验以获得gasket单元的加载与卸载力学性能曲线的问题，有效减少了材料测试试验过程，有利于节约成本，缩短研发周期。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本专利技术实施例的内容和这些附图获得其他的附图。图1为上阀体与垫片不同分区示意图；图2为波纹垫片结构示意图；图3为沿波纹圆弧方向网格布置示意图；图4为加载示意图。图中：1、螺栓；2、上阀体；3、波纹垫片；4、下阀体；5、油道；6、波纹顶端几何对称线；7、垫片波纹圆弧；8、上阀体与垫片缝隙；9、节点；10、一阶四边形网格单元。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变速器液压控制阀波纹垫片密封性能计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、建立上阀体(2)和下阀体(4)的有限元模型，采用实体网格单元进行建模；/n步骤二、建立波纹有限元模型；/n步骤三、定义接触及边界条件；/n步骤四、定义有限元模型材料属性，包括定义材料弹性模量、泊松比、应力应变关系；/n步骤五、施加螺栓预紧力；/n步骤六、施加变速器液压控制阀液压油道工作油压；/n步骤七、对变速器液压控制阀总成有限元分析模型进行求解计算；/n步骤八、进行液压垫片密封压力卸载计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种变速器液压控制阀波纹垫片密封性能计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、建立上阀体(2)和下阀体(4)的有限元模型，采用实体网格单元进行建模；
步骤二、建立波纹有限元模型；
步骤三、定义接触及边界条件；
步骤四、定义有限元模型材料属性，包括定义材料弹性模量、泊松比、应力应变关系；
步骤五、施加螺栓预紧力；
步骤六、施加变速器液压控制阀液压油道工作油压；
步骤七、对变速器液压控制阀总成有限元分析模型进行求解计算；
步骤八、进行液压垫片密封压力卸载计算。


2.根据权利要求1所述的一种变速器液压控制阀波纹垫片密封性能计算方法，其特征在于，所述步骤一具体如下：
所述上阀体(2)和下阀体(4)采用二阶四面体单元进行建模，使用波纹顶端几何对称线(6)对上阀体(2)几何进行切割，将上阀体(2)与波纹垫片(3)接触面中的区域A、区域B和区域C分隔开，然后对切割后的上阀体(2)进行建模，区域A、区域B和区域C共同承受螺栓(1)的夹紧力，区域B同时还承受油道(5)内液压油压力作用。


3.根据权利要求1所述的一种变速器液压控制阀波纹垫片密封性能计算方法，其特征在于，所述步骤二具体如下：
提取波纹垫片(3)的中面，所述波纹垫片(3)采用一阶四边形单元进行建模，细化波纹处网格，沿垫片波纹圆弧(7)至少布置6排一阶四边形网格单元(10)，定义波纹垫片(3)的实际厚度。


4.根据权利要求1所述的一种变速器液压控制阀波纹垫片密封性能计算方法，其特征在于，所述步骤三具体如下：
根据上阀体(2)、波纹垫片(3)、下阀体(4)实际安装位置对模型进行装配，创建上阀体(2)与波纹垫片(3)、波纹垫片(3)与下阀体(4)接触面，固定变速器液压控制阀安装位置。


5.根据权利要求1所述的一种变速器液压控制阀波纹垫片密封性能计算方法，其特征在于，所述步骤四具体如下：
定义上阀体(2)、下阀体(4)、螺栓(1)、波纹垫片(3)的材料弹性模量、泊松比，以及波纹垫片(3)材料的应力应变关系；其中，只定义波纹垫片(3)材料塑性属性，根据公式(1)—(4)获取波纹垫片材料的塑性数据，将波纹垫片(3)的材料塑性数据添加到分析模型中，公式(1)—(4)如下：
σ＝σ...

【专利技术属性】
技术研发人员：康一坡，闫博，曹正林，李俊楼，刘艳玲，张尤龙，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22