某型号汽车波纹管结构参数优化研究

为提高某型号汽车波纹管的服役性能，文章对波纹管的结构参数进行优化。建立波纹管的模态分析和静力学分析有限元模型，基于单因素法研究壁厚、波高、波谷曲率半径、内径对波纹管一阶固有频率及最大应力值的影响规律；基于正交试验设计原理并结合极差分析和方差分析，以一阶固有频率及最大应力值为目标函数，确定各因素对试验指标影响的主次顺序；通过综合平衡法获得最优的结构参数组合，并对优化结果进行验证。研究结果表明：一阶固有频率及最大应力值均随壁厚的增大而增大，随波高、内径的增大而减小，随波谷曲率半径的增大呈先减小后增大的趋势；极差分析和方差分析得出各因素对2个指标的影响主次顺序均为壁厚、波高、内径、波谷曲率半径；最优结构参数组合为壁厚0.25 mm、波高11.6 mm、波谷曲率半径1.30 mm、内径121.0 mm;优化后的波纹管固有频率提高，服役状态下的应力水平降低。