基于接触摩擦的少片变截面钢板弹簧的刚度分析

根据每一片变截面钢板弹簧在自由状态下的三维尺寸、曲率半径和自由弧高,利用Unigraphics的二次开发功能,建立每一片钢板弹簧的实体模型。在ANSYS软件中,采用映射单元划分法,建立钢板弹簧的有限元模型,并在钢板弹簧的接触面中应用接触理论添加接触单元,模拟板间摩擦和计算钢板弹簧的刚度。对钢板弹簧试验分析结果表明:刚度仿真计算值和试验测量值基本吻合,相对误差为5.58%,说明该模型可以用于研究考虑钢板之间存在摩擦作用力时的变截面钢板弹簧的受力情况,可用于探讨非线性有限元分析过程中接触刚度系数和接触算法收敛的相互匹配关系,以及分析少片变截面钢板弹簧的刚度。

不同摩擦系数的少片变截面钢板弹簧性能分析

采用不同材料的板簧垫片,簧片间摩擦系数亦有所不同,因此设计钢板弹簧时仅考虑钢与钢的接触摩擦将造成其性能分析结果的不准确.针对这一问题,利用ANSYS软件的接触非线性功能,对少片变截面钢板弹簧的等效应力及刚度特性进行分析,得到不同摩擦系数下的VonMises应力分布和载荷-变形曲线,重点讨论了摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响;同时对钢板弹簧进行相应的性能试验.结果表明:少片变截面钢板弹簧的应力计算值和测试值误差较小,刚度仿真计算值和试验测量值基本吻合,相对误差小于5%,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,可用于研究簧片间不同摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响.

两片变截面变刚度钢板弹簧遗传优化设计

针对汽车钢板弹簧轻量化问题,以某款微型车钢板弹簧为研究对象,通过方程推演拟合出两片变截面板簧的接触过程,并在此基础上建立两片渐变刚度钢板弹簧的优化数学模型.基于遗传算法,运用Matlab开发了优化设计的仿真程序,通过运用Matlab开发的应力验算仿真程序和ANSYS有限元分析对优化模型进行验证,最后进行样件试验.结果表明:在保证性能的要求下,节省板簧材料31.6%.

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。

某车钢板弹簧刚度分析

应用CAE分析技术,分析某车后钢板弹簧的刚度。采用HyperMesh和abaqus软件,分别用C3D4、C3D8、C3D20及S4四种单元结构对板簧进行静力学分析。对比分析四种结构形式的差异,为后续板簧分析提供参考。

集中载荷假设下三片变截面簧刚度分析

采用集中载荷假设,利用单位载荷法模型建立3片变截面钢板弹簧变形与力学传递模型,并依据主片分析法推导出主簧与合成簧刚度计算公式。利用变截面簧样件截面参数,计算样件主簧与合成簧理论刚度结果;在ANSYS Workbench中建立变截面簧样件有限元模型,分析变截面簧在加载过程中的变形-载荷情况与主簧、合成簧刚度;进行变截面簧样件静刚度实验,获得样件钢板弹簧在实际加载卸载过程中变形-载荷情况与实际主簧与合成簧刚度。对比分析理论计算刚度、ANSYS Workbench有限元计算刚度与实验刚度,三者偏差不超过5%,证明集中载荷假设下的3片簧变形与力学传递模型正确。

等寿命曲线的变截面钢板弹簧可靠性分析方法

提出了一种适用于变截面钢板弹簧等的疲劳寿命分析评价方法。基于Timoshenko梁理论提出一种简化分析模型,快速求解变截面钢板弹簧弯曲簧片和平直簧片在不同载荷工况下的弯曲应力。通过算例与ANSYS计算结果进行对比,验证了所提计算模型的准确性。基于名义应力法和Miner损伤累计理论对钢板弹簧疲劳热点进行疲劳寿命预测,得出交变载荷下的等寿命值曲线图,经对比与有限元分析的相关结论吻合较好,验证了本文所述方法的有效性。

基于Solis-Wets随机搜索算法的变截面板簧优化设计

变截面钢板弹簧以片数少、自重轻、吸收振动载荷能力强、疲劳寿命高等优点正逐步取代等截面钢板弹簧。但由于变截面钢板弹簧存在几何非线性、状态非线性等问题,常规的设计方法很难得到一个合适的设计方案。笔者利用APDL语言建立参数化的变截面钢板弹簧有限元模型,计算其应力和刚度。利用DAKOTA优化工具包使用Solis-Wets随机搜索算法结合ANSYS有限元分析进行结构参数优化。获得了同时满足许用应力要求和适合刚度约束的质量最轻设计方案。

少片根部加强型抛物线板簧的刚度与应力解析计算

为了满足板簧设计的刚度要求和应力约束条件,且考虑首片板簧的复杂受力及改善板簧强度,须采用根部加强型板簧结构,然而,目前尚无精确的少片根部加强型抛物线板簧刚度及应力解析计算公式。基于单片根部加强型抛物线板簧力学模型,利用卡氏第二定理,推导出其刚度、应力计算公式。根据少片板簧与各片板簧的刚度关系,建立了少片根部加强型抛物线板簧刚度、应力计算公式。通过实例对板簧挠度、刚度及应力进行解析计算和ANSYS仿真验证,结果显示解析计算值与其对应的仿真值均相吻合,相对偏差均在0. 80%以内,表明所建立的少片根部加强型抛物线板簧的刚度及应力解析计算公式是精确的,这对于少片根部加强型抛物线板簧的设计具有指导意义。

变截面钢板弹簧早期应力疲劳问题分析

变截面钢板弹簧因其轻量化、低成本在汽车特别是商用车中得到广泛应用。然而早期应力疲劳断裂问题却一直存在于变截面板簧设计中,并且传统的板簧设计方法并不能很好的解决这一问题。本文依据某车型存在断裂问题的少片变截面钢板弹簧的基本设计参数,在CATIA中建立不同材料规格、不同抛物线系数的三维简化模型。然后导入ANSYS分析软件进行计算分析,得到钢板弹簧在满载负荷下的位移图与米塞斯应力云图。最后,对模型进行静力学对比分析。对少片变截面钢板弹簧来说,其抛物线部分及根部骑马螺栓处是最易发生应力疲劳区域,是板簧设计的薄弱环节。分析结果表明基于有限元的CAE分析技术可以较好的解决这一问题,并为实际生产中钢板弹簧的性能优化设计提供依据。

轻型商用车少片钢板弹簧疲劳裂纹扩展研究

通过商用车实车道路试验,对少片钢板弹簧型疲劳裂纹扩展进行研究。经减速带冲击工况试验得到板簧应力和疲劳裂纹扩展速率最大处,用此位置和距中心螺栓孔16mm处粘贴的应变片实时采集板簧应力,同时使用位移传感器实时采集中心螺栓孔相对车架位移。基于裂纹尖端附近应力场及应力强度因子的方法对数据进行分析,最终完成7种工况的实车道路试验。结果表明:距中心螺栓孔116mm处的疲劳裂纹扩展速率较大,与此类钢板弹簧容易发生疲劳故障的位置吻合。通过理论分析与试验验证此方法可以应用于板簧裂纹扩展速率预测。

少片变截面钢板弹簧的疲劳寿命计算分析

根据少片变截面钢板弹簧每一片在自由状态下的几何尺寸,利用UG软件建立各片的三维模型并进行装配。在HyperMesh中采用映射法进行单元划分,同时考虑片间的非线性接触,建立钢板弹簧总成的有限元模型。根据钢板弹簧试验工况,计算得到该工况下的应力循环,利用其S-N曲线,基于Miner线性累计损伤准则计算其疲劳寿命。疲劳寿命的计算值与试验值相当接近,验证了模型的建立以及计算过程的正确性。

非标准抛物线型变截面板簧力学特性解析计算

为了满足实际悬架刚度的设计要求,通常抛物线型变截面板簧的抛物线段的坐标原点不在力的作用点上,即非标准抛物线型变截面板簧。然而,其变形及应力一直未给出可靠的解析计算公式。根据单片非标准抛物线型变截面板簧的力学模型,利用莫尔积分,建立了变形、刚度的解析计算公式,并分析了坐标偏移量对板簧结构及力学特性的影响;在此基础上,根据少片簧与各片板簧之间的刚度与载荷的关系,建立少片非标准抛物线型变截面板簧的变形、刚度和应力的解析计算公式。通过实例对少片非标准抛物线型变截面板簧的变形、刚度及应力进行解析计算和仿真验证,解析计算值与仿真值均吻合,变形相对偏差在0.7%以内,应力相对偏差在2.3%以内,结果表明所建立的解析计算方法是正确的。最后,对少片簧进行了刚度测试试验。结果表明,刚度解析值与试验值吻合,相对偏差在4.2%以内,进一步验证所建模型和方法的可靠性。

重型卡车轻量化板簧的设计研究

文章基于某重卡开发过程中出现的变截面板簧试验断裂问题,进行优化分析。从材料力学等应力梁的概念出发,讨论了变截面板簧的截面结构,并结合变截面板簧生产制造工艺的实际情况,讨论比例尺效应问题,提出了变截面弹簧应把最大应力点放在材料最厚位置的设计思想,通过实际优化结构进行了验证。

两极刚度少片钢板弹簧在重型汽车上的应用及设计

以某公司6×2牵引车后板簧的设计开发为平台,从主副簧刚度选择、少片簧截面的理论分析、匹配计算、模拟应力分析和台架试验等方面,阐述了主副结构少片钢板弹簧的设计过程。理论刚度值与台架试验误差值仅为1%,符合工程需要;钢板弹簧应力分布趋势与理论计算曲线相符,MATLAB模拟分析结果显示,主副簧根部应力较大,在理论要求范围之内;经过台架疲劳寿命试验和用户市场验证,主副结构的4+3少片簧满足设计使用要求,采用主副簧结构的少片钢板弹簧,降低了整车重量和成本,可靠性高,经济效益明显。

有效夹紧长度对钢板弹簧力学特性影响分析

有效夹紧长度是影响钢板弹簧力学特性的关键,基于UG创建钢板弹簧自由状态的几何模型,考虑夹紧长度的影响,在ABAQUS里面建立钢板弹簧有限元模型,分析不同的夹紧长度下对钢板弹簧力学特性影响。通过3种夹紧长度分析对钢板弹簧的刚度与强度特性进行分析,获得了夹紧长度对应力与刚度的影响规律,结果表明钢板弹簧的最大等效应力随着夹紧长度的增加而增加,但对整个钢板弹簧的最大应力影响并不大,板簧的刚度随夹紧长度的增加而增大,且影响较大。

某轻卡副簧下置式少片簧的开发及应用

以某轻卡后板簧的设计开发为例,介绍副簧下置式少片簧结构特点,进行主副簧刚度分配、载荷分配及少片簧刚度、应力计算。经过台架疲劳试验及整车搭载可靠性试验,副簧下置式少片簧满足使用要求。

精确可调单簧片式施压机构在摩擦驱动中的应用

针对光栅刻划机中超精密摩擦驱动机构对压紧力精确可调的要求,设计了一种偏心轮驱动簧片式施压机构,实现输出压力的精确调节,该机构具有结构简单、制造方便、精确调节压力、调节范围大等优点。应用弹簧基本原则设计变截面等应力簧片结构尺寸,并对其使用中的最大应力以及变形量进行分析。压力调节范围为0至5 529 N,压力调节分辨力为0.4 N,实验表明偏心轮驱动簧片式施压机构可以精确的调节输出压力,满足了摩擦驱动机构对压紧力精确可调的使用要求。

变截面板簧刚度设计与计算

根据材料力学理论，运用数学力学方法，精确推导出了变截面板簧的刚度设计与计算公式，为变截面板簧的设计提供了依据。这种板簧应用于各种矿用。