钢板弹簧刚度特性及接触摩擦的非线性有限元分析

传统的钢板弹簧计算方法在精确建立力学模型时难度较大。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,建立某钢板弹簧的计算模型。提出考虑由相邻叶片所组成的接触对上接触压力和应力的分布分析方法,计算不同摩擦系数和载荷情况下的变形、等效应力和接触摩擦力对板簧力学性能的影响,以及不同簧片接触对之间接触压力、摩擦应力,接触总应力的相关性,得到若干研究结果。所提出的方法为进一步研究钢板弹簧中相邻叶片之间的非线性状态提供参考。     

钢板弹簧摩擦迟滞特性对汽车平顺性的影响

为分析钢板弹簧摩擦迟滞对汽车平顺性的影响,首先应用改进的Bouc-Wen模型描述钢板弹簧摩擦迟滞特性,应用递归最小二乘法对模型参数进行识别。将板簧的迟滞模型与整车振动模型结合,分析板簧迟滞摩擦对汽车行驶平顺性的影响。研究表明:板簧的迟滞摩擦使后悬架上方车身加速度、悬架动挠度和车轮动载荷的固有频率增加约12%,使车身加速度功率谱幅值提高15.2%,因而降低汽车的平顺性,但使悬架动挠度功率谱幅值减少11.6%;板簧的迟滞摩擦对车桥加速度和车轮动载荷幅值影响不大。     

碟形弹簧力学性能研究

针对组合碟形弹簧力学性能数值模拟方法存在较大差别、尚无统一加载及边界约束条件、缺乏对阻尼特性定量描述问题,选B系列碟形弹簧分别对单片、2片叠合、3片叠合、3片叠合2组对合、3片叠合6组对合等组合碟形弹簧进行静、动力加载性能试验,考察加载预压量、动荷载幅值、加载频率对等效刚度、阻尼比影响;利用ANSYS软件模拟试验工况,基于静力加载试验实测数据考虑碟形弹簧与上下压板间摩擦作用,计算碟形弹簧锥面间摩擦系数等效值,并用于组合碟形弹簧件承受动荷载的数值模拟,与试验结果吻合较好。     

汽车钢板弹簧动力学建模及应用研究

摘 要：针对传统的钢板弹簧动力学模型在整车平顺性仿真分析时,存在的仿真精度低、未考虑运动特性等问题。本文对钢板弹簧的动态特性对整车平顺性的影响进行研究。根据运动学理论,推导钢板弹簧的运动学特性计算公式,并分析钢板弹簧的运动特性对其弹性恢复力和阻尼力的影响;利用Hyper Mesh和ANSYS建立钢板弹簧的三维有限元模型,并将该模型导入基于Adams建立的整车动力学模型。对整车动力学模型进行平顺性仿真分析,结果表明：采用钢板弹簧模型与减震器模型的整车平顺性仿真结果与实车测试结果的最大误差分别为14.67%、30.48%;本文建立的钢板弹簧模型比单纯将钢板弹簧简化为具有静刚度和阻尼的减震器模型,其平顺性仿真结果与实际更为接近。     

汽车钢板弹簧动力学建模及应用研究

针对传统的钢板弹簧动力学模型在整车平顺性仿真分析时存在的仿真精度低、未考虑运动特性等问题,开展钢板弹簧的动态特性对整车平顺性影响的研究。根据运动学理论,推导钢板弹簧的运动学特性计算公式,并分析钢板弹簧的运动特性对其弹性恢复力和阻尼力的影响;利用Hyper Mesh和ANSYS建立钢板弹簧的三维有限元模型,并将该模型导入基于ADAMS建立的整车动力学模型。对整车动力学模型进行平顺性仿真分析,结果表明:采用钢板弹簧模型与减震器模型的整车平顺性仿真结果与实车测试结果的最大误差分别为14.67%、30.48%;所建立的钢板弹簧模型与单纯将钢板弹簧简化为具有静刚度和阻尼的减震器模型相比,其平顺性仿真结果与实际更为接近。     

管路型带附加气室空气弹簧的时域动态特性建模

空气弹簧是汽车空气悬架系统振动控制中的关键部件,时域动态特性是评价其隔振性能的重要指标。为研究管路型带附加气室空气弹簧的时域动态特性,设计并建立了具备充放气装置的空气弹簧动态特性测试的试验台,测试得到了空气弹簧在简谐激励和阶跃激励下的传递力响应。根据热力学原理,建立空气弹簧的集总参数模型,推导了空气弹簧系统动复刚度的频域模型;基于卷积定理,提出一种空气弹簧时域动态特性的解析计算方法。根据建立的时域模型,给出了空气弹簧模型参数的识别方法,并与实测值进行对比验证。结果表明,在简谐激励下,传递力的计算值与试验值误差小于5%。     

带附加气室空气弹簧动刚度的线性化模型研究

基于工程热力学和空气动力学理论分别建立了带附加气室空气弹簧系统各元部件的状态方程和动力学方程,为了简化复杂的非线性模型,根据泰勒级数理论,利用小偏差线性化的方法在小振幅的条件下对各方程进行了线性化处理,并推导出了带附加气室空气弹簧动刚度的线性化模型。为了验证线性化模型的精度和分析各参变量对弹簧动刚度的影响关系,以美国Firestone公司生产的 1T15M-2型膜式空气弹簧作为计算对象,分别利用空气弹簧动刚度的非线性和线性化模型计算了弹簧动刚度与各因素之间的动态变化关系,计算结果表明空气弹簧内压、节流孔有效面积、弹簧振动频率以及附加气室容积等因素均会影响弹簧动刚度;动刚度的线性化与非线性模型在各因素影响下的变化曲线基本吻合。     

汽车叠板弹簧静应力,挠度计算方法的探讨

本文通过对汽车叠板作不同类型的抽象，对静载荷作用下其最大正应力及最大挠度的计算。对比分析，认为叠板弹簧用叠层原理计算较为合理，设计模型为主片板处于直板状态，此时叠板簧受力产生的正应力及挠度最大，为危险状态。     

载货汽车的板簧刚度验证与平顺性仿真分析

针对钢板弹簧动力学模型在整车平顺性仿真分析时,仿真精度低等问题,以钢板弹簧的刚度特性对整车平顺性的影响为对象进行研究。将某型载货汽车作为分析对象,在ADAMS/car中,利用leafspring模块建立钢板弹簧模型,对钢板弹簧模型的摩擦和接触进行设置,并对板簧模型进行刚度验证。利用ADAMS/car建立板簧悬架模型及整车动力学模型,考虑到轴荷是载货汽车研发过程中的重要参数,需要对其进行修正。利用凸块路面,对修正后的载货汽车整车模型进行平顺性仿真,并与实车道路试验做对比,仿真与试验结果显示:驾驶室座椅导轨处的仿真峰值与对应实车测试峰值的误差绝对值小于20%,说明载货汽车动力学模型满足平顺性仿真精度要求。     

汽车减振器锥形圆环缝隙流与阀片动态开度研究

为了对汽车减振器阻尼特性建立较为全面的数学模型,利用流体运动微分方程,推导出了流体通过锥形圆环缝隙产生压降与流量之间的关系;考虑了流体对阀片的冲击力以及弹簧对阀片的作用力,推导出了弹簧作用下阀片开阀速度的计算公式;计算出了阀片打开后,常通孔与锥形圆环缝隙流量分配问题,以及对阻尼力的影响;并考虑了阀片开度与流体作用力动态耦合关系,最终建立了阀片动态开度的求解方程。在MATLAB环境下对模型进行了仿真,计算结果与试验数据吻合较好,验证了理论的正确性。     

静动力弹塑性分析的杆系离散单元计算理论研究

杆系离散单元法的现有研究成果均假定接触本构模型的切向弹簧仅用于描述剪力引起的纯剪切变形,这与弯曲梁理论下剪力引起的变形情况不相符。该文针对该问题重新定义了切向弹簧,并根据能量等效原理系统推导了不考虑或考虑剪切变形工况接触本构模型的切向接触刚度系数计算公式。在此基础上,提出了杆系离散单元精细塑性铰法以描述结构的塑性开展问题,推导了颗粒间的弹塑性接触本构模型。采用自编程序对两个大型网壳结构分别进行了静、动力弹塑性行为分析,验证了接触本构模型正确性和精细塑性铰法的适用性。该文将杆系离散单元法的基本计算理论系统化,并补充了杆系离散单元法的弹塑性计算理论,为结构静、动力分析提供了新思路。     

囊式空气弹簧隔振器的特性计算研究

提出了囊式空气弹簧隔振器的静、动态刚度特性的设计计算方法。在分析了以薄壳及气体状态方程为基础的计算模型后．针对解决囊内气体压力跟随问题的计算难点．设计了计算方法及步骤,并进行了总控制及分运算编程．对一研制的枕状形气囊隔振器进行了特性计算，分析了影响隔振器特性的几个重要因素,计算与试验结果有很好的一致性。该方法计算精度满足工程应用，实用性强，方便灵活。     

变刚度隔振系统动力特性及仿真

为了研究多级变刚度隔振系统的振动规律,建立变刚度弹簧结构振动分析模型,推导对于变刚度弹簧的理论解析解表达式,计算不同刚度情况下结构强迫振动的时域和频域振动曲线,比较不同频段的变刚度弹簧和定刚度弹簧的振动情况,并对全频段的振幅有效值和力传递率进行计算,根据经济性、减振效果、力传递等方面对变刚度减振结构的特性做出分析。结果表明在保证结构强度的前提下,变刚度结构在低频段的减振效果明显好于定刚度结构,在隔振区的振动效果也明显好于同等强度的定刚度结构,同时二级弹簧还有负向限位的作用。此变刚度结构对于工程中一些刚度变化的减振结构有一定的工程指导意义。     

基于LuGre摩擦模型的叶片碰撞摩擦特性研究

建立了基于LuGre摩擦模型的叶片冠间碰撞摩擦模型,研究了叶片冠间接触碰撞和摩擦的动力学特性和减振机理。并研究了冠间间隙、动静摩擦系数对成组自带冠叶片碰撞摩擦减振效果的影响。通过分析摩擦过程中鬃毛的变形,对LuGre模型进行有条件的简化,研究了带冠叶片接触碰撞运动和摩擦运动的分岔特性。研究结果表明,LuGre摩擦模型可以更加完善的描述预滑动阶段叶片冠间的摩擦特性。     

预应力管桩动测承载力数值分析及参数取值研究

在基桩动测承载力计算时,桩周土动力参数取值未考虑与其埋深的关系、各土层阻尼系数和最大弹性变形值未根据土层性质分别取值进行计算,这与实际情况不相符合。为了使基桩动测承载力计算结果更接近实际情况,通过桩周土动三轴试验,分析动力参数取值与其土层埋深的关系;在Bowles方法的基础上,各土层采用不同阻尼系数,以及各土层采用不同最大弹性变形值,对该分析方法进行改进;通过对典型泥质粉砂岩持力层的12根试验桩进行极限荷载试验,验证和修正该数值计算方法。研究结果表明土层分布尤其是较浅部土层分布对锤击桩时土动力学响应影响较大;改进方法计算基桩动测承载力更为合理。     

金属簧片阻尼隔振器性能分析

建立了金属簧片隔振器振动系统的动力学模型,通过有限元计算得出摩擦力曲线,进一步采用动力学方程研究了系统在简谐激励和冲击激励下的响应.结果表明:电子机柜采用该隔振器,能使最大加速度降低72%,说明该隔振器具有良好的减振隔振和抗冲击性能,为干摩擦隔振器优化设计提供了理论依据.     

A11VO190轴向柱塞泵滑靴副摩擦特性的研究简

 为了分析A11VO190恒功率轴向柱塞泵滑靴副的摩擦特性,建立了剩余压紧力滑靴的数学模型.在考虑由热膨胀引起的热楔力和由阶梯结构引起的动压效应的基础上,根据空间力系平衡原理,利用软件Matlab计算滑靴在排油区的动态特性,得到滑靴在斜盘不同位置的油膜厚度.在此基础上推导出滑靴副摩擦功率损失和泄漏功率损失的计算公式,并对比不同负载压力和主轴转速对油膜厚度和功率损失的影响.结果表明：负载压力增大,油膜厚度减小,功率损失增加;转速增大,油膜厚度增大,功率损失也随之增加．