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建筑结构学报 2021年第1期42卷 30-38页

作者：薛素铎田学帅刘越李雄彦刘人杰北京工业大学城市建设学部北京100124 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 烟台大学土木工程学院山东烟台264005

为提升内环索网结构抗连续倒塌能力与经济性,提出一种单层马鞍形无内环交叉索网。该新型索网具有抗连续倒塌能力强、鲁棒性好等优势。首先介绍了单层马鞍形无内环交叉索网的结构形式并给出了该结构的数学表达式;然后采用大型通用有限元... 详细信息

为提升内环索网结构抗连续倒塌能力与经济性,提出一种单层马鞍形无内环交叉索网。该新型索网具有抗连续倒塌能力强、鲁棒性好等优势。首先介绍了单层马鞍形无内环交叉索网的结构形式并给出了该结构的数学表达式;然后采用大型通用有限元软件ANSYS对单层马鞍形无内环交叉索网进行参数化建模、找形分析和结构设计,并采用生死单元法对该索网断索后的受力行为进行了非线性分析;最后研究了矢跨比、外环节点数和间隔数三个关键几何参数对结构静力性能的影响规律。研究结果表明:单层马鞍形无内环交叉索网单根或少数拉索破断不会引起结构的连续倒塌;随着矢跨比的减小,索网变扁平,最大应力与位移均逐渐增大;随着外环节点数的增加,索网变密,最大应力与位移均逐渐减小;随着间隔数的增加,索网中央多边形开口缩小,最大应力在间隔数由2增至4时增长迅速,在间隔数由4增至7时增长缓慢,最大位移则出现先增大后减小的趋势。

关键词：索网结构无内环断索分析参数分析静力性能

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轿车新型无内环扁平液力变矩器研究

轿车新型无内环扁平液力变矩器研究

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作者：黄伟吉林大学

学位级别：硕士

从1939年美国通用奥兹莫比尔品牌车辆装备第一台自动变速器开始,汽车自动变速器的发展已经经历了70多年的时间。轿车用液力自动变速器一般由液力变矩器和带有行星齿轮、液压操纵系统的机械变速器组成,通过液力传动和齿轮传动相组合的方... 详细信息

从1939年美国通用奥兹莫比尔品牌车辆装备第一台自动变速器开始,汽车自动变速器的发展已经经历了70多年的时间。轿车用液力自动变速器一般由液力变矩器和带有行星齿轮、液压操纵系统的机械变速器组成,通过液力传动和齿轮传动相组合的方式实现柔性的变矩和变速。其中液力变矩器是最主要的部件,能够自动适应外部负载的变化,兼顾传递动力和离合的作用,并在一定的速比范围内实现自动变速。而机械变速器的作用则是使自动变速器获得不同的传动比,与液力变矩器相配合,可使轿车获得从起步到最高车速的整个范围内的自动变速。随着人们对轿车乘驾的舒适性、动力性与经济性的要求越来越高,液力自动变速器朝着多档化发展,6档及6档以上的自动变速器的发展趋势越来越明显,但同时也造成了传动系空间狭小、不够用的问题。在整车空间有限的前提下,留给液力变矩器的布置空间更小,因而只有缩小液力变矩器的外形尺寸,以让出有效的传动系布置空间。轿车液力变矩器的结构向扁平化方向发展。基于以上所述的实际工程需要,本文研究了一种无内环且叶形空间扭曲的扁平型液力变矩器,其泵轮、涡轮和导轮没有内环,使得变矩器结构可以更加扁平。基于计算流体动力学(CFD)和三维流动理论,对此新型无内环扁平液力变矩器内部流动特性进行深入研究,并获得了无内环扁平变矩器的外特性和原始特性。主要的研究工作和结论如下：在阅读了相关参考文献的基础上,从结构设计、外特性实验和流场计算等各方面,探讨了所研究的无内环变矩器和扁平型变矩器的结构特点和特性。无内环变矩器失速变矩系数比较小,能容接近原型变矩器的两倍;随着扁平率的减小,有内环扁平型变矩器的总体性能不断下降;而且基于椭圆的循环圆宽度是不能无限缩小的,当扁平率低于0.19时,循环圆内环流线发生畸变。文中提出了基于椭圆的无内环扁平循环圆设计方法,根据等角射影法设计了无内环且空间扭曲的叶轮叶片。运用三维建模软件建立了原型及三款不同扁平率的无内环液力变矩器的实体模型,并利用网格划分软件建立相应的工作流道计算模型。针对变矩器流场含有多个流动区域的特点,采用滑移网格法对变矩器的瞬态流场进行数值模拟。整理计算结果,得到无内环扁平型变矩器的原始特性。依据流场数值仿真结果,得到原型及各扁平率无内环变矩器内部流场的分布特性。总体而言,在变矩器典型工况下,无内坏变矩器内流场中的速度和压力分布不如原型均匀。低速比工况下,无内环泵轮和涡轮流道上高压区分布区域大于原型,且梯度变化比较大,进、出口面和中弦面上速度呈不规则分布;无内环导轮流道的压力和速度变化更加平缓。高速比工况下,无内环泵轮与涡轮流道上压力和速度分布良好,中弦面上依然分布着小范围的低速流区;无内环导轮流道上速度分布比较均匀,而压力呈不规则分布。在变矩器典型工况下,随着扁平率的减小,泵轮和涡轮进、出口面以及中弦面上不均匀流动区域呈正“V”形(先降低后增加)或者呈倒“V”形(先增加后降低)的变化趋势;无内环导轮在某一具体速比工况下,其流场分布没有太大的变化。同一扁平率时,无内环变矩器相比于原型循环流量显著增加,效率和变矩系数略有降低,容量系数大幅降低,能容大幅提高。低速比工况下泵轮和涡轮的转矩约为原型的两倍,可很好的满足车辆的动力性要求。随着扁平率减小,无内环变矩器效率和变矩系数不断降低,而容量系数略有增加,整体的性能趋于下滑。对比直叶片无内环变矩器和弯曲叶片无内环变矩器的性能可知,弯曲叶片无内环变矩器的性能更佳。由模拟计算结果可知无内环变矩器的高效区和峰值效率略低于轿车用液力变矩器的要求。为优化变矩器的整体性能,采用已有成熟的将变矩器泵轮叶片沿旋转方向由辅助内环向外环倾斜的优化方案,并进行循环圆结构优化设计和内流场计算。优化后的计算结果显示了无内环变矩器的峰值效率有所提高,能够满足轿车的动力性和燃油经济性需要。

关键词：液力变矩器扁平率无内环瞬态流场

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