[发明专利]一种自动张紧器阻尼件磨损量的有限元计算方法

说明书

本发明公开了一种自动张紧器阻尼件磨损量的有限元计算方法，包括步骤：基于Archard磨损模型，建立阻尼件的磨损模型；推导出阻尼件磨损模型的离散化计算方法；在有限元分析软件Abaqus中建立自动张紧器接触问题准静态有限元模型得到节点的接触应力与滑动距离；将阻尼材料定义为Ale自适应网格，并编写用户子程序Umeshmotion计算磨损量；将计算出的磨损量反馈到有限元模型中，调整模型中的网格节点至磨损后的位置，开始下一次计算，直到结束。本发明实现了自动张紧器阻尼件磨损量的快速、高精度的计算，解决了自动张紧器阻尼件磨损状况只能依靠试验验证的问题，对提高张紧器研发效率，降低研发成本具有重要意义。

技术领域

本发明涉及汽车零部件计算机辅助工程领域，特别涉及到一种自动张紧器阻尼件磨损量的有限元计算方法。

背景技术

发动机作为一辆汽车的动力源，是汽车动力系统中最关键的部件。发动机除了要提供满足汽车正常行驶的动力之外，发动机还需要带动汽车上装配的附件正常工作。发动机前端附件驱动(Engine Front End Accessory Drive，简称为EFEAD)系统是发动机上负责驱动附件的系统，它通过传动带将曲轴端输出的动力传递到汽车的附件上。但是发动机工况较复杂，加急加速或急减速等，又由于曲轴扭振输入都会造成附件转速波动以及传动带张力的波动。如果皮带波动较大会产生噪音，更严重地会使皮带张力减小，附件轮打滑，导致附件不能正常工作的现象。

为了衰减系统的振动，自动张紧器里面设置有阻尼机构。通过阻尼机构衰减皮带振动能量，进而影响系统的动态性能是自动张紧器在发动机动态工况下的主要作用。市面上常见的自动张紧器中的阻尼机构为摩擦式阻尼结构，通过两接触表面的往复摩擦消耗系统的振动能量。摩擦式自动张紧器的阻尼靠结构间相互作用的摩擦力实现，因此摩擦阻尼对结构尺寸较敏感。而摩擦阻尼的大小会影响系统动态响应，阻尼值过大会导致自动张紧器卡死，失去自动张紧的功能；阻尼值过小则起不到衰减皮带振动的作用。研发设计时，往往不能凭经验设计零件尺寸得到想要的阻尼值，只能通过不断修改尺寸制作试验样件，将所需的阻尼值“试出来”。而且由于摩擦导致阻尼材料的磨损会导致阻尼值的衰减，组您值过快衰减会影响自动张紧器的减振效果，降低自动张紧器的使用寿命。

目前张紧臂式张紧器在开发的过程中完全通过耐久实验的方法对张紧器阻尼的耐久特性做验证，研发周期长，时间成本高。而且对于使用同种摩擦阻尼材料的张紧器由于结构不同，仍然需要做实验验证，没有一个判断该结构好坏的基本参考，因此这种完全凭经验和实验验证的张紧器的设计方法已经过时，有必要使用有限元仿真的方法来实现张紧器阻尼材料磨损量进行计算，模拟耐久实验中阻尼材料的磨损过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种自动张紧器阻尼材料磨损量的计算方法，该方法能够解决当前自动张紧器的研发，主要通过试验的方法对张紧器性能进行验证，导致张紧器研发通用性差、成本高、周期长等问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种自动张紧器阻尼件磨损量的有限元计算方法，包括以下步骤：

(1)基于Archard磨损模型，建立阻尼件的磨损模型；

(2)推导出阻尼件磨损模型的离散化计算方法；

(3)在有限元分析软件Abaqus中建立自动张紧器接触问题准静态有限元模型得到节点的接触应力与滑动距离；

(4)将阻尼材料定义为Ale自适应网格，并编写用户子程序Umeshmotion计算磨损量；将计算出的磨损量反馈到有限元模型中，调整模型中的网格节点至磨损后的位置，开始下一次计算，直到结束。

进一步地，所述步骤(1)具体为：

Archard磨损模型为：