钢板弹簧力学特性的非线性有限元分析

利用非线性有限元方法,考虑钢板弹簧工作过程中的大变形、片间摩擦和接触等多种因素,在Ansys软件中建立钢板弹簧的力学模型,分析其力学特性。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、接触状态及接触压力,研究了摩擦情况对钢板弹簧力学性能的影响。通过考虑片间摩擦,钢板弹簧计算模型的精度得到了提高。     

基于ANSYS的钢板弹簧有限元分析

采用APDL参数化有限元分析技术,对某轻型越野汽车的后悬架钢板弹簧进行参数化建模。应用ANSYS软件的非线性模块,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,建立了钢板弹簧的有限元模型,得到了钢板弹簧在不同载荷作用下的变形和应力分布。     

双弓形非对称少片钢板弹簧的非线性有限元分析

建立了一种双弓形两片式非对称的变截面钢板弹簧的模型。考虑钢板弹簧在实际工作过程中,空、满载弧高变形量大,以及各簧片之间的摩擦和接触等因素,利用有限元软件HyperMesh和ABAQUS联合对这种钢板弹簧的静态特性进行了非线性分析。仿真结果与实际的刚度试验的结果相比误差为4.18%,从而验证了该模型的可信度。在此可信度的基础上,分析计算得出了片间不同摩擦力对该钢板弹簧刚度以及迟滞性的影响,结果表明:摩擦力的增大可以增大钢板弹簧总成的平均刚度,减小钢板弹簧的迟滞性。     

钢板弹簧式夹轨器设计

基于汽车悬架钢板弹簧的结构和承载特性,阐述了1/4椭圆式钢板弹簧在夹轨器中的全新应用.利用Abaqus有限元分析软件的接触非线性求解功能,对1/4椭圆式钢板弹簧的刚度和强度进行静态分析,得到在不同载荷作用下的应力分布和变形情况,并分析钢板弹簧的刚度特性.     

铰接车橡胶弹簧悬挂系统非线性特性建模分析

橡胶弹簧悬挂系统结构简单减振性能良好,在非公路车辆、大型载重车辆和工程车辆中有广阔的应用前景。对铰接式自卸车悬挂系统进行了研究,对前悬沙漏式橡胶弹簧、后悬的复合橡胶弹簧等进行静、动态实验及分析,在试验的基础上,基于有限元方法对橡胶弹簧的非线性刚度特性进行理论建模与分析,并分析橡胶弹簧结构参数对其刚度特性的影响。对其非线性刚度进行分析,对比分析表明模型仿真与试验分析结果曲线具有一致性,表明所用理论方法和所建模型的准确性;采用非线性有限元接触模型对橡胶弹簧特性进行分析,可有效提高分析的时效性;橡胶弹簧的静态特性试验研究表明,结构的刚度与系统的载荷呈现正相关特征;橡胶弹簧的动态特性试验研究表明,其动刚度和阻尼损耗因子与振动频率和振幅有很大的关系;试验结果和分析模型可作为设计选用橡胶弹簧的依据。     

少片变截面汽车钢板弹簧灵敏度分析

少片变截面钢板弹簧能有效减轻汽车自身重量。在少片变截面钢板弹簧的设计中,传统的刚度和应力计算很少考虑到片间非线性接触问题。提出将灵敏度分析方法与有限元仿真相结合来实现少片变截面钢板弹簧的合理设计。首先通过灵敏度分析方法确定影响刚度或应力的关键尺寸或参数,其次考虑片间的实际接触状态进行有限元仿真分析,并根据分析结果提出少片变截面钢板弹簧设计的改进策略,以最终满足轻量化的同时提高少片变截面钢板弹簧的力学性能。     

钢板弹簧三连杆模型的建立与参数辩识

应用SAE三连杆法在Recur Dyn系统中建立钢板弹簧动力学模型。在连杆旋转副中添加摩擦力学模型,模拟板簧片间摩擦力。采用DOE实验设计,分析影响三连杆模型动力学特性的主要参数,并作为设计变量。使用Workbench建立实际钢板弹簧模型,考虑U型螺栓装配预紧力及板簧片间摩擦力,求解其在正弦激励作用下位移载荷曲线,为钢板弹簧三连杆模型的参数辩识提供目标曲线。利用元模型优化算法,自定义约束条件与目标函数,实现钢板弹簧三连杆模型参数的有效辩识。研究表明,经参数辩识的钢板弹簧三连杆模型能准确反映其刚度特性和迟滞特性,适用于整车仿真。     

变刚度钢板弹簧加速寿命试验程序载荷谱编制

考虑钢板弹簧总成大变形非线性刚度特性,提出一套适用于钢板弹簧总成的加速寿命试验程序载荷谱编制方法。通过实车试验采集了钢板弹簧总成载荷输入点的加速度载荷谱,结合有限元方法分析了簧片上任意一点的应力载荷谱,发现应力幅值服从Weibull分布,但均值不服从常规的正态分布或Weibull分布,基于获得的分布规律对此类型载荷谱编制方法及台架实现方式进行了探讨。对比发现,编制的加速寿命试验程序载荷谱能够很好地复现路试结果。     

卡车钢板弹簧的动态特性仿真与试验研究

为了探索卡车钢板弹簧的动态刚度特性仿真分析的研究方法,采用了ANSYS仿真分析软件与台架试验两者相结合的方法,重点研究了钢板弹簧的静态刚度特性与动态刚度特性,得到相应的力学特性曲线,同时也分析了片间摩擦因子对卡车钢板弹簧静态刚度的影响。研究结果表明:通过有限元仿真数据与台架试验数据的对比分析,两者吻合的比较好,相对的误差均小于6%,这充分说明运用ANASYS的仿真分析方法是非常有效的,可用于钢板弹簧的动态刚度特性的研究。     

基于非线性有限元算法的空气弹簧横向动态刚度研究

基于非线性有限元算法,建立了轨道车辆空气弹簧的横向刚度计算模型,其中考虑了橡胶特性、帘线层布置、流固耦合及裙板接触等非线性因素。计算结果表明:在研究空气弹簧横向特性时,可以忽略附加空气室与节流孔的作用,但不能忽略应急橡胶弹簧的影响。将空气弹簧的横向反力计算结果与试验结果进行对比,发现两者误差在6%以内,验证了模型的正确性。通过对空气弹簧横向动态刚度的研究发现:空气弹簧横向动态刚度对横向激振的频率与振幅是不敏感的,但对振动的平衡位置十分敏感;空气弹簧的横向动态刚度随平衡位置的增加而增加,且平衡位置越大横向动态刚度的增速越大。这种空气弹簧横向动态刚度的非线性特性,有利于提高轨道车辆的横向平稳性与稳定性。     

Load-related dynamic behaviors of a helical gear pair with tooth flank errors

This study focused on the effects of tooth manufacturing errors (MEs) on the dynamic behaviors of a helical geared system. The composite mesh error is introduced and calculated, which is taken as error excitation in the dynamic model. A combined finite element method (FEM) and analytical contact model is used to investigate the interaction of mesh stiffness and MEs. The dynamic model is developed based on the finite element method and its effectiveness has been verified. By introducing stiffness excitation and error excitation, the effects of mesh stiffness and MEs can be easily distinguished in the total excitation. The influence degrees of these two factors are obtained at different torque levels by simulating the quasi-static and dynamic responses of the system. The results show that the composite mesh error will have great changes under light load conditions, and larger dynamic factors as well as decreased resonance speed will be brought. The excitation produced by manufacturing errors is dominate in the total vibration excitation in a light loading, while the excitation produced by mesh stiffness is becoming the dominating one in a heavy loading.     

车用空气弹簧有限元分析方法

空气悬架系统的刚度直接影响整车性能,而悬架刚度又主要取决于空气弹簧刚度特性。由于在工作行程中橡胶气囊发生多重非线性问题,难以用传统方法预估弹簧刚度。为此,基于空气弹簧结构分析、非线性有限元理论,提出一种空气弹簧力学特性预估方法。在这方法中以Yeoh模型模拟橡胶层,rebar模型代表帘线层,缘板及活塞作为刚体,气体流动与气囊体变形耦合。为了检验该方法的有效性和可行性,以某一大客车悬架用膜式空气弹簧为应用实例,根据结构尺寸用CAD软件UG建立三维实体模型,并用Hypermesh软件划分网格,用试验测试橡胶材料的应力应变关系。将有限元模型导入非线性有限元软件abaqus中进行数值计算。计算结果表明,所提出的方法是切实可行,为汽车悬架用空气弹簧研制开发提供了一种较为经济实用的预估方法。     

基于应力刚化效应的动态特性可调微动平台设计新方法

针对现有基于柔性铰链的微动平台动态特性受材料特性、设计制造等误差影响,难以满足精密微动平台对动态响应（特别是可变频率操作）的高要求,基于应力刚化效应,提出了动态特性可调的微动平台设计新方法,推导预应力作用下一端固定一端导向梁的等效刚度和质量公式;基于对称布置假设,建立含有弹片式柔性铰链(下面简称弹片)组数(离散变量)和截面尺寸(连续变量)的离散连续变量复合优化模型,释放承载刚度约束,获得截面尺寸含有弹片组数变量的精确解系列,分析了给定预应力下不同弹片组数微动平台的承载刚度和频率调节范围,从而通过承载刚度约束和频率调节范围要求确定弹片组数。通过数值算例,验证了推导计算模型求解精度和所提设计方法的应用有效性。计算结果表明,与有限元分析结果相比,本模型的计算结果相对误差小于2%,实现了给定工作刚度、频率和承载刚度约束的微动平台最优结构设计。所提方法实现了刚度和频率大范围的调整,不但降低了加工精度要求,还为动态特性自适应匹配的智能微动平台提供一种实现途径。     

动力稳定车金属橡胶弹簧非线性动刚度特性研究

金属橡胶弹簧的动刚度是进一步研究动力稳定车整体性能的关键因素之一。根据动力稳定车金属橡胶弹簧本构参数,建立了金属橡胶弹簧有限元模型,基于LS—DYNA研究了金属橡胶弹簧的3个坐标方向的非线性动刚度。根据分析结果,认为金属橡胶弹簧在不同的载荷、频率组合下其动刚度呈现非线性变化。分析结果可为动力稳定车金属橡胶弹簧的优化设计提供理论依据。     

基于接触有限元的齿轮-转子系统动态特性分析

考虑齿轮-转子系统各部件的弹性,基于接触有限元理论提出一种能够高保真模拟齿轮副连续啮合过程的动态特性分析方法。该方法利用实体有限元进行系统建模,可体现各部件的结构特征;基于接触有限元进行啮合过程仿真,可模拟系统的时变刚度、啮合冲击等真实激励进而得到全面准确的响应信息。以一直齿轮-转子系统为例进行啮合过程的数值仿真,利用中心差分法求得系统各动力学参量在时域上的响应,通过中心距偏差、动态传递误差、动态接触力等参数分析系统的弯曲振动、扭转振动、齿轮副的啮合特性及其耦合关系。研究结果表明：考虑各部件尤其是转子的弹性后,系统的非线性振动特性显著,齿轮副啮合存在明显的双边冲击及脱啮现象。     

火箭炮平衡悬架钢板弹簧三连杆模型研究

以远程多管火箭炮平衡悬架钢板弹簧为研究对象,利用ABAQUS软件建立了有限元模型,得到了钢板弹簧刚度特性。为便于研究远程多管火箭炮的平顺性能,将钢板弹簧简化为三连杆模型,通过Isight集成优化法与逆向仿真法对三连杆模型参数进行辨识,建立了准确的三连杆模型。利用ADAMS对三连杆模型进行仿真计算,并与有限元结果对比,验证了模型的准确性。     

A flexible multi-body dynamic model for analyzing the hysteretic characteristics and the dynamic stress of a taper leaf spring

This paper proposes a modeling technique which is able to not only reliably and easily represent the hysteretic characteristics but also analyze the dynamic stress of a taper leaf spring. The flexible multi-body dynamic model of the taper leaf spring is developed by interfacing the finite element model and computation model of the taper leaf spring. Rigid dummy parts are attached at the places where a finite element leaf model is in contact with an adjacent one in order to apply contact model. Friction is defined in the contact model to represent the hysteretic phenomenon of the taper leaf spring. The test of the taper leaf spring is conducted for the validation of the reliability of the flexible multi-body dynamic model of the taper leaf spring developed in this paper. The test is started at an unloaded state with the excitation amplitude of 1–2 mm/sec and frequency of 132 mm. First, the simulation is conducted with the same condition as the test. Then, the simulations are conducted with various amplitudes in a loaded state. The hysteretic diagram from the test is compared with the ones from the simulation for the validation of the reliability of the model. The dynamic stress analysis of the taper leaf spring is also conducted with the developed flexible multi-body dynamic model under a dynamic loading condition.     

考虑层间摩擦的多层波纹管轴向刚度非线性有限元分析

利用ANSYS程序接触有限元方法对4层U型波纹管轴向刚度的线性和非线性特性进行了研究。首先建立了轴对称弹性单元（solid element）与接触单元组合的有限元模型，然后计算得到了该多层波纹管的刚度特性，尤其是在压缩时的非线性刚度，并且讨论了不同层间接触摩擦状态的影响，分析说明了多层间接触摩擦使波纹管轴向刚度具有非线性特征的机理。