有限单元法解钢板弹簧

过去对多片弹簧总成的弧高和刚度以及各片的应力计算必须用若干假设,因而结果不够准确。本文用有限元方法计算各片之间的接触应力,然后,就容易求得其它参数。用两种老方法和本文新方法对某钢板弹簧的计算结果并用表列出。     

汽车钢板弹簧总成公差分析计算

应用概率理论求解了汽车钢板弹簧的弧高和刚度公差，并对影响这些公差的主要因素进行了分析。计算结果表明，按照现行的GB1222－84型材公差标准，要使钢板弹簧总成刚度偏差和满载静负荷弧高偏差达到JB4046－85标准的要求，存在一定的困难，应对主片工艺提出相应要求以减小偏差量。     

钢板弹簧三连杆模型参数辨识研究

钢板弹簧三连杆模型结构能够准确描述悬架垂直刚度特性,适用于计算路面载荷及平顺性分析.应用有限元软件计算钢板弹簧悬架刚度特性及导向特性,以此为基础通过集成优化方法及逆向求解方法辨识三连杆模型参数,并通过纵向力工况验证了模型的正确性.     

少片钢板弹簧在实际应用中的开发与设计

以轻型载货汽车为设计平台,从少片弹簧的理论计算、动力学模拟、台架试验和整车道路试验等方面,阐述了其产品研发设计过程.从试验结果分析来看,理论计算刚度与台架试验刚度误差值仅为3.6%,符合工程需要;钢板弹簧应力分布趋势与理论计算曲线相同;U型螺栓夹紧处试验平均应力为415 MPa,而理论计算值为410MPa,二者吻合良好.     

操纵稳定性试验与研究

本文结合理论分析与场地试验,分别从某一车型的前后轮定位参数、钢板弹簧的刚度和弧高等方面对整车稳态回转性能的影响进行阐述。得出通过对上述参数的适当调整,获得改善及解决目前某车型稳态回转性能所存在问题的合理参数。     

少片钢板弹簧力学特性有限元分析

以试验工况为基础,考虑簧片间的非线性接触,建立了钢板弹簧装配及加载状态的精确有限元模型,通过有限元分析和应力叠加计算得到钢板弹簧接近实际工况的应力分布和弹簧刚度.     

基于Pro/Engineer纵置板簧式悬架布置设计及应用

介绍了基于Pro／Engineer软件确立的纵置板簧式悬架布置方案和运动状态分析功能,通过车桥、车轮及板簧弧高和长度等主要结构参数确认了悬架系统各运动构件装配位置,并对钢板弹簧运动干涉进行校核,方便了车辆总布置参数间的相互调配。     

应用ABAQUS软件进行钢板弹簧精益设计

汽车钢板弹簧是重要的高负荷安全部件。实际工作中,钢板弹簧同时存在大变形、预应力和各叶片间的接触等多种非线性响应。传统的设计计算方法,是基于材料力学线性梁理论,设计计算中进行了过多的简化,不能确切地反映其力学本质。在实践上,汽车钢板弹簧也确实常常发生一些传统的设计计算方法不能解释的问题。因此汽车界迫切需求对钢板弹簧精益设计。文章提出应用ABAQUS技术对汽车钢板弹簧进行精益设计方法,在分析过程中精确模拟板簧的夹紧,承载过程及大变形工作时各片的应力响应,各片间的接触压力等,从而可以实现钢板弹簧的精益设计。     

A Study on the Stiffness Characteristics of Multi-Leaf Spring with Consideration of Contact Friction

建立某重型载货汽车后悬架12片等厚钢板弹簧自由状态模型,利用ANSYS软件的接触非线性功能,进行钢板弹簧的刚度特性分析,得到其载荷-变形曲线和应力分布;同时对钢板弹簧进行试验.结果表明,刚度的计算值和测试值基本吻合,应力的计算值和测试值误差较小,说明有限元分析能精确地模拟各簧片间的接触和摩擦问题,真实反映钢板弹簧的受力和变形情况.     

载货汽车钢板弹簧动态刚度与阻尼的统计计算

本文根据统计线性化原理,对载货汽车钢板弹簧迟滞随机恢复力进行分解,提出了适合于工程应用的钢板弹簧动态统计刚度与阻尼系数的计算方法。该方法的合理性经试验得以验证。本文提出的统计线性化模型可用于汽车悬挂参数的优化以及分析和预测汽车的平顺性。     

应用CAE技术进行钢板弹簧精确设计

本文应用CAE技术对钢板弹簧进行精确设计，可以精确计算在不同的单片自由曲率和形状条件下，组装后各片预应力响应和各叶片间的接触状态、接触压力以及钢板弹簧总成在大变形工作时应力响应、叶片间接触状态及接触压力和刚度。从而实现钢板弹簧精确设计。     

基于遗传算法的少片变截面钢板弹簧优化设计

为满足车辆轻量化设计要求,提出了某轻型客车钢板弹簧基于遗传算法的优化设计。在钢板弹簧最大通用化基础上,建立了少片变截面钢板弹簧优化设计的数学模型,应用遗传算法优化相关参数,然后利用CATIA的参数化功能建立少片变截面钢板弹簧总成自由状态模型,并通过有限元分析对模型进行应力校核,最后进行样件台架和道路试验。试验结果表明:少片变截面钢板弹簧刚度特性符合设计要求,板簧重量降低21.8%。     

用搜索法求解渐变刚度钢板弹簧刚度和应力

提出了一种求解渐变刚度钢板弹簧的新模型，并用搜索法求解渐变刚度钢板弹簧的片间作用力、刚度与应力。模型假定片间有多个接触点，每个接触点处作用着集中力。根据板簧的变形条件，导出相应的方程。采用逐步搜索的办法，解出各个接触点位置及作用力的大小，并进一步求得各叶片的应力分布、挠度曲线及弹簧刚度。计算结果与实测结果对比表明，新模型求解精度高、速度快。     

渐变刚度钢板弹簧特性计算的新方法

采用集中载茶法对渐变刚度钢板弹簧的挠度－负荷特性及各弹簧片的应力进行了计算。通过计算和试验结果的对比分析，证明该方法不仅简单易行，而且能够满足工程计算的精度需要。     

计算钢板弹簧总成弧高的新方法

通常的汽车悬挂用的钢板弹簧是由曲率不同的若干片组成的,越短的片曲率越大。夹紧后各片曲率均与初始曲率不同(图1)。汽车悬挂高度,由夹紧后的总成弧高与静挠度所决定。     

圆形地连墙设计关键问题及轴对称有限元法

为完善圆形地连墙设计理论,探讨了现行规范方法的力学概念、环向应力计算方法、土-结构相互作用及环向刚度折减系数等关键问题,基于薄壳理论推导了地基双向弹簧条件下圆形地连墙的基本微分方程,改进非线性土体弹簧模型以考虑土压力发挥极限值所需的位移,引入连续弹簧模拟环形内衬,采用增量法计入施工过程影响,并编制了有限元程序;同时,提出采用单元体试验研究圆形地连墙环向刚度折减系数取值方法,考虑接缝刚度与宽度、地连墙半径、槽段平均长度等因素建立了折减系数计算公式,最后,以阳逻大桥圆形锚碇基坑工程为例进行了计算与对比分析。结果表明:典型条件下折减系数为0.467~0.679;该方法位移计算值与实测值基本吻合,克服了现行方法无法分析支护结构环向应力及地连墙两侧土压力发展过程的缺陷;计算参数物理意义明确、易于获取,可为工程设计提供较为全面的参考依据。     

汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试

利用ABAQUS有限元软件,对设计的某型号汽车复合材料板弹簧进行了有限元分析,计算了复合材料板弹簧的刚度系数和最大承载力,并对采用模压工艺制备的复合材料板弹簧样件进行了性能测试.计算与试验对比表明,计算结果与测试结果吻合较好;设计的复合材料板弹簧的主要性能指标达到设计要求,且复合材料板弹簧可比钢板弹簧减重约63％.     

钢板弹簧垂直跳动轨迹简化算法

利用钢板弹簧的理论假设,提出"等弧长法"的运动轨迹计算方法。首先,运用CATIA草图模块进行建模,绘制出钢板弹簧运动轨迹曲线,并与"SAE圆弧法"绘制的曲线进行对比。结果表明,"等弧长法"模型具有较高的计算精度,可应用于各类钢板弹簧设计与悬架运动分析工作。     

基于预紧弹簧系统的桥梁挠度冲击系数量测方法

为了提高桥梁挠度及冲击系数测试的稳定性,在传统悬锤法基础上,基于弹簧预紧效应,提出了预紧弹簧法。首先依据车-桥耦合振动理论,以简支梁桥为对象推导了车辆-桥梁-预紧弹簧耦合振动方程,进行了室内试验和系统数值验证;在此基础上分别建立了车辆-桥梁-悬锤系统和车辆-桥梁-预紧弹簧系统的有限元模型,利用数值解法分析了横向风荷载对悬锤法和预紧弹簧法测量主梁挠度及冲击系数的影响;根据建立的车辆-桥梁-预紧弹簧耦合振动系统,研究了影响该方法精度的关键性因素,并给出系统参数选型优化经验公式。最后,以一座30 m预制装配式简支箱梁桥为例,在随机车载激励下,进行支架法、悬锤法和预紧弹簧法3种方法的对比试验。研究结果表明：预紧弹簧法与传统悬锤法相比,冲击系数受风荷载影响较小;无风环境下,预紧弹簧法易受铁丝抗拉刚度、弹簧刚度和悬挂长度的影响,而与初始预紧力值无关;通过合理选用参数,预紧弹簧法能够实现主梁与系统同相位振动;工程实例表明该方法与支架法挠度冲击系数平均误差为6.1%,精度高于悬锤法测量结果,该方法也可为桥梁结构静动载大位移测试提供借鉴。     

基于Fancher模型的钢板弹簧动刚度拟合精度研究

基于Fancher模型采用最小二乘算法实现了钢板弹簧动刚度拟合,仿真与试验对比结果表明,Fancher模型具有较高的拟合精度,能够较好地模拟钢板弹簧的迟滞特性。进一步基于不同组数和行程的试验结果进行拟合精度研究,结果表明,基于2组试验数据即能够实现高精度拟合。结合2组动刚度试验结果和Fancher模型,通过参数辨识即可获取钢板弹簧动刚度特性,能够达到显著降低试验成本、缩短试验周期的目的。