大倾斜度弹簧刚度表达式的推导及有限元验证

目前的弹簧刚度解析表达式主要适应于工程上的密圈弹簧，但由于该解析表达式没有考虑弹簧钢丝的倾斜度对弹簧刚度的影响，对于大倾斜度弹簧用该解析表达式求解弹簧刚度与有限元仿真结果相比误差较大。根据能量法给出含倾斜度效应的弹簧刚度表达式，该结果不仅适应于求解大螺旋角弹簧刚度，也能退化到密圈弹簧弹簧刚度的求解，并且所得结果与有限元仿真结果相符，误差不超过0.21%,从而为大倾斜度圆柱弹簧刚度设计提供理论依据。     

扭簧的扭转刚度计算及试验研究

通过建立扭转弹簧的力学分析模型,利用曲梁的弯曲理论,给出了考虑钢丝直径与扭簧回转直径之比效应的、扭簧刚度计算表达式。为检验扭簧刚度计算表达式,开展了扭簧扭转刚度的试验测量和有限元数值仿真计算研究,从6组试验测量和有限元计算结果来看,扭簧刚度计算表达式的计算结果与试验和有限元结果吻合的很好,反映了新建立的扭簧刚度计算表达式可靠性,其结果可为扭簧的刚度设计提供计算依据。     

形状记忆合金弹簧力学性能分析

利用直杆的扭转理论对形状记忆合金密圈螺旋弹簧的力学性能进行了理论分析,给出了弹簧加载力和变形量的全程非线形力与变形关系,特别是形状记忆合金相变过程对弹簧刚度的影响.虽然形状记忆合金材料的相变本构为简单的三线性平台型模型,在加卸载过程中,相变区和相变体积分数随载     

基于HyperMesh和ANSYS的波形弹簧变形规律及力学性能研究

以波形弹簧为研究对象,采用理论计算与有限元分析相结合的方法,研究波形弹簧的变形规律和力学性能。文章分析了波形弹簧波峰、波谷在压缩过程中的扭转变形情况,得到波形弹簧所受载荷、径向变形量及最大等效应力与压缩量的变化规律。将有限元计算结果与理论计算结果进行对比分析,验证了刚度、径向变形量计算公式的准确性。为解决行业标准中应力计算公式不适用于厚度小于0.2 mm的波形弹簧这一问题,通过有限元分析方法对应力计算公式进行了修正,并通过设置对照组确定了应力修正系数的适用范围,为波形弹簧的设计、计算提供参考。     

火车车箱底座减振弹簧的强度破坏分析

通过对大量火车车厢底座减振弹簧的破坏样件分析,发现破坏部位都是从弹簧的根部或接近根部的最后一圈断裂。一般这类弹簧均按密圈圆柱形螺旋弹簧受轴向压力而在簧丝截面产生扭矩的强度条件来设计。中对此设计原理提出疑义,指出应充分考虑火车紧急制动时的巨大负加速度而产生的水平惯性力,该力使簧丝截面产生扭矩和双向弯矩,因此应按弯扭组合变形进行强度计算,并给出了簧丝截面上的内力计算公式和强度条件,且与单纯按轴向压力     

弹簧的相似系列设计

采用相似设计理论探讨了圆柱拉伸螺旋弹簧的相似系列设计 ,从而获得了拉伸弹簧的几何尺寸和受力、变形相似的系列产品参数     

基于非线性有限元法的膜片弹簧特性曲线计算

膜片弹簧是汽车离合器中的重要零部件,因其具有理想的非线性弹性特性,所以广泛应用于现代汽车的离合器中.设计计算膜片弹簧载荷-变形关系一般采用传统的Almen-Laszlo公式,但依此设计的膜片弹簧在大端加载所计算的公式值与实验值存在较大的误差.根据非线性有限元法的基本原理,采用板壳单元计算了某一膜片弹簧的载荷-变形关系,将有限元计算值与公式计算值进行了比较,并用实验装置获得的测量值比较两者计算的误差,结果表明有限元计算值误差更小,更接近膜片弹簧实际工作的载荷-变形关系.     

ANSYS接触分析在钢板弹簧设计中的应用

传统的钢板弹簧计算方法在精确建立力学模型时有一定难度.为提高计算精度,利用ANSYS有限元分析技术,考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、片间接触和摩擦等多种非线性因素,建立了某钢板弹簧的计算模型.在不考虑摩擦和考虑摩擦两种情况下计算其刚度、应力分布和接触情况,研究片间摩擦对钢板弹簧刚度和应力的影响.全面考虑片间摩擦有助于提高钢板弹簧计算模型的精度.     

园柱螺旋弹簧计算法

一、前言受轴向力或扭力矩作用的螺旋弹簧应用甚广,在计算这种弹簧的变形与应力时,一般都作了一系列假设,因此计算的结果带有一定的近似性,这些假设主要是:(1)假设弹簧的螺旋升角很小,因此轴向力对弹簧钢丝所起的弯曲作用以及扭力矩对弹簧丝所起的扭转作用能忽略不计;(2)假设弹簧的变形是完全自由的,即其端面不作强迫固定;(3)应力计算时可以应用直梁的计算公式,只要引入修正系数。实践证明:上述各假定是切合实际的,例如实用的弹簧螺旋升角都不大,特别是受拉的弹簧各圈是并合的,同时端面完全强迫固定的情况也是少见的。因此在上述假设下得到     

横向荷载作用下桩-土耦合系统的土弹簧刚度

为了较准确地计算横向荷载作用下桩-土耦合系统的土弹簧刚度,首先基于Mindlin公式得到了力与变形量之间的关系,导出了土弹簧刚度与深度以及土体参数之间的关系.由于公式较复杂,故采用Matlab软件编制程序,计算了各弹簧单元的刚度系数,最后使用ANSYS软件计算了在此弹簧刚度系数下桩的变形及各弹簧的压力.通过与常用的基于Boussinesq解导出弹簧刚度的计算结果比较,两种方法所求出的桩体位移吻合较好.结果表明:采用Mindlin导出的位移解能更准确地确定土弹簧刚度系数.     

加劲十字形轴压杆考虑初始扭转缺陷的扭转位移函数

在小变形假定下推导了加劲十字形轴压杆考虑初始的扭转位移函数解,讨论了解的形态及其统一表达式,并与有限元进行了对比验证。分析表明,理论解与有限元结果吻合较好,当轴力小于0.4Afy时两者基本没有误差;轴力与构件跨中的扭转位移之间存在明显的二阶效应,跨中扭转位移的增加率随轴力的增加而增加;初始扭转缺陷对加劲十字形轴压杆有不利影响,其影响程度与其幅值基本呈线性关系。     

油气弹簧环形节流阀片大挠曲变形分析与试验

提出了一种研究油气弹簧环形阀片大挠曲变形的方法。分析了通过钱式摄动法推导出解析式的误差,运用最小二乘原理重新拟合了解析式中的摄动参数,并与有限元数值解对比验证了其精确度。提出了环形缝隙节流的一种研究方法,运用边界层理论推导了紊流状态下缝隙的流量表达式。根据自主研发的油气弹簧的结构形式,通过上述推导公式以及实际气体状态方程建立了单气室油气弹簧的数学模型。仿真分析了系统弹性力与总输出力随位移的变化关系,将其与试验数据相比较验证了数学模型的正确性,为油气弹簧的设计提供了参考。     

基于PRO/E行为建模技术的弹簧优化设计研究

文中利用PRO/E三维软件建立了圆柱压缩螺旋弹簧优化设计的模型,将弹簧的基本结构参数作为设计变量,质量最小作为优化目标,强度、刚度、稳定性等要求作为设计约束条件,用行为建模方法设置优化参数并建立分析特征,对机械弹簧进行优化设计,方便快速计算出了符合设计要求且质量最小的弹簧,为弹簧的优化设计提供了一种新的方法。     

微细线切割电极丝形位误差分析

为评估电极丝在微细电火花线切割加工过程中受到各种力作用下产生偏移量大小,利用有限元方法,首先求取电极丝仅受丝张力的总体刚度矩阵和电极丝仅受放电力的总体刚度矩阵,然后结合这两个刚度矩阵推导受丝张力和放电力合力的总体刚度矩阵,利用电极丝总体刚度矩阵求出电极丝最大变形解析式,并在此基础上分析了电极丝变形的影响因素.分析结果表明:提高电极丝的张力和电极丝的刚性以及减小导丝器之间的跨度都可以减小电极丝形位误差;提供微小能量的脉冲电源使偏移量达到最小是最佳的选择.     

可刚性固定的同振圆柱型矢量水听器的设计

针对同振型矢量水听器使用弹簧悬挂不便的问题,提出一种采用圆环型橡胶弹簧作为悬置元件的新型可刚性固定式同振圆柱型矢量水听器的设计方案。该水听器可直接固定在水下平台用于测量水下声波质点加速度信号。推导了内置加速度计的该型水听器的声压灵敏度表达式。通过理论计算出橡胶弹簧的剪切刚度,并应用有限元软件ANSYS对剪切刚度进行了仿真分析并制作了水听器样机。在0.5~2.5 k Hz的频率范围内,对矢量水听器的声压灵敏度和指向性进行了测量。1 k Hz时,声压灵敏度为-188 d B。测量频带内,指向性凹点深度均大于20 d B。实验结果表明,此种结构的矢量水听器可以实现刚性固定的目的。     

异形拉伸弹簧的横向刚度及强度研究

文章以某异形拉伸弹簧为研究对象,对其横向刚度进行理论计算,并基于HyperMesh与ANSYS联合仿真进行有限元分析,校核弹簧的静强度、疲劳强度和疲劳寿命,研究钩环位置对其强度影响。结果表明:基于悬臂梁理论得到的异形拉伸弹簧横向刚度与仿真结果接近,理论公式可有效计算拉伸弹簧的横向刚度;在实际工况中,该弹簧满足强度和寿命要求;弹簧钩环中置相较于偏置所受应力更小、更均匀,能有效提高其强度安全系数,延长使用寿命。     

基于有限元的圆锥螺旋MEMS弹簧非线性分析

弹簧作为控制机件运动、缓和冲击或震动、贮蓄能量的基本机械零件,它的作用在微机电系统（MEMS）中不可替代。设计一种应用于MEMS的圆锥形微弹簧,通过有限元方法对圆锥微弹簧非线性接触状态下,所表现的弹性特性进行了计算,得到微弹簧弹性特性曲线,并对微弹簧的非线性特性进行了分析,结果表明圆锥弹簧的刚度具有明显的非线性。有限元计算结果与理论公式计算结果基本一致,说明了采用有限元方法的可靠性。这种方法的采用对于微弹簧的优化、设计与加工具有实际意义。     

梁系结构二阶分析的单元模型

以梁单元平衡微分方程为基础,推导了考虑剪切变形影响的空间梁单元位移插值函数,用于模拟结构中无轴力的杆件.利用Maclaurin级数统一了空间梁柱单元在拉、压两种情况下的不同位移插值函数,与稳定函数表示的位移插值函数等价,用于模拟结构中有轴力的杆件.推导了包含轴向变形、剪切变形、双向弯曲、扭转及其耦合效应的二阶单元切线刚度矩阵.从计算精度与总体刚度矩阵的正定性两方面考虑确定了位移插值函数中级数的展开项数.对承受不同轴压力的悬臂梁梁端位移进行计算,表明所提出的单元模型可以很好地体现二阶效应的影响.利用不同单元模型对单层柱面网壳进行对比分析,表明所提出的梁系结构二阶分析单元模型具有较高的计算精度与效率,可以很好地反映单层柱面网壳的几何非线性.     

小跨高比RC开口梁弹性扭转性能计算方法

为改善经典Vlasov弹性扭转理论应用于开口深梁计算时引起的极大计算误差,在Vlasov理论的基础上,引入剪切变形的影响,推导了约束扭转计算公式,获得考虑剪切变形影响的平衡微分方程,并利用初参数法得到解析解.同时,分别应用本文提出的计算方法、Vlasov理论及ABAQUS有限元模拟,对跨度分别为6.65 m和3.325 m的钢筋混凝土U型梁进行了计算分析.计算结果表明:两种计算方法应用大跨高比的U型长梁的扭转角的计算结果相差不大（当l/h＞10时,误差在20%以内）,与试验结果和有限元模拟结果均基本一致;但对于小跨高比的U型短梁,Vlasov理论极大低估了截面的扭转角（当l/h＜6时,误差在40%以上）,而本文提出计算方法所得的计算结果与试验及有限元模拟结果均吻合较好.本文所提方法克服了Vlasov经典理论中忽略剪切变形的局限性,不仅适用于大跨高比的开口薄壁构件的扭转计算,而且适用于小跨高比的开口薄壁结构的扭转分析.     

径向阵列式柔性支承扭转刚度的分析和计算

径向阵列式柔性支承属于精密弹性元件,能在有限范围精确提供角位移。文章对其最重要的性能指标(扭转刚度)进行了研究,根据力平衡法推导出阵列数为N(N≥2)的扭转刚度计算公式,分析了扭转刚度表达式的构成和物理意义,对比分析了所推导的计算公式和文献计算公式的计算精度和适用性,建立了有效的有限元计算模型,模拟计算结果证明了所推导公式的有效性。研究表明,文章所推导的扭转刚度计算公式对于所有具有矩形截面的径向阵列式柔性支承都适用,且与有限元计算结果的差值稳定在约7%。