1.阀片在弹簧预紧力作用下的应力

在给定弹簧半径和弹簧力的情况下，可求得阀片在弹簧环周力作用下的各向应力。例如，阀片内半径r_a=5.0mm，外半径r_b=8.5mm，阀片厚度h=0.2mm，弹簧半径8.0mm，弹簧力F₀=17.5N，阀片在任意半径r处的应力，如图4-23所示。

阀片在不同半径位置处的各向应力解析计算值，如表4-4所示。

图4-23 阀片在弹簧力作用下的应力

表4-4 阀片在不同半径位置处的各向应力解析计算值

2.阀片在不同弹簧半径下的应力

弹簧力相等，在不同弹簧半径下，阀片所受应力不同。例如，上述阀片，弹簧环周力F₀=20N，分别在弹簧半径r_k=6.0mm、r_k=7.0m和r_k=8.0mm的情况下，阀片在任意半径r处的所受应力情况如图4-24所示。其中，复合应力解析计算结果如表4-5所示。

图4-24 阀片在不同半径弹簧作用下的应力

表4-5 阀片在不同弹簧半径下的应力解析计算值

3.阀片在不同弹簧预紧力下的应力(www.daowen.com)

对于阀片在相同半径弹簧的作用下，阀片应力将随着弹簧力F₀的大小而变化。例如，上述环形节流阀片，阀片厚度h=0.3mm，在半径r_k=7.0mm处，在弹簧预紧力分别为50N、25N和17.5N的情况下，节流阀片的应力情况如图4-25所示。

图4-25 阀片在不同压力下的变形曲线

阀片在不同加载位置情况下的变形解析计算结果，如表4-6所示。

表4-6 阀片在不同加载位置情况下的变形解析计算结果

由上述可知，厚度h=0.3mm的节流阀片，弹簧半径r_k=7.0mm位置处，在弹簧预紧力50N、25N和17.5N作用下，节流阀片最大复合应力分别为174.4MPa、87.2MPa和61.04MPa。

4.ANSYS软件数值仿真验证

对于上述厚度h=0.3mm的节流阀片，其边界条件与图4-16的力学模型一致，利用ANSYS有限元分析软件建立模型，以0.1mm为单位对模型划分网格，在[7.0，7.1]mm区间上施加均布压力3.9789MPa，即在该半径区间上所施加的力F₀=17.5N，对阀片进行应力仿真分析，仿真结果如图4-26所示。

图4-26 阀片应力仿真云图

由图4-26可知，利用ANSYS有限元仿真分析软件对阀片进行应力数值仿真分析，所得到的阀片最大复合应力为60.264MPa，与上述解析计算得到的最大复合应力值61.04MPa相吻合，相对偏差仅为1.29%。该偏差与仿真模型网格划分单元大小以及载荷微圆环的宽度有关。结果表明，节流阀片在弹簧预紧力作用下的应力解析计算方法是正确的。