基于MSC.Marc的中凸螺旋弹簧刚度特性研究

以帕萨特B5后悬中凸圆柱螺旋弹簧为例,基于大型有限元分析软件MSC.Marc进行刚度特性仿真分析,研究了中凸螺旋弹簧的静、动态特性,并通过试验相佐证.证实了弹簧刚度存在显著的非线性,得到了弹簧静刚度的非线性拟合公式;证实了非线性中凸弹簧刚度与激振频率存在密切关系,并得到了中凸螺旋弹簧随频率变化而变化的动刚度曲线.最后,本文证实了预载荷对中凸螺旋弹簧动刚度有显著影响.     

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。     

基于遗传算法和复合形法的圆柱螺旋弹簧优化设计

采用遗传算法和复合形法相结合的计算方法对圆柱螺旋弹簧进行了优化设计,优化设计的结果证明这两种算法相结合适用于圆柱螺旋弹簧的优化设计,并可以以较少的迭代次数获得较高的搜索效率,既可获得全局性又可提高优化精度.     

受扭钢丝软轴的强度及刚度计算

将钢丝软轴看作由许多直径不同的螺旋钢丝叠套在一起组成的弹簧钢丝族。再将螺旋钢丝简化为受力矩作用的曲杆,根据曲杆理论,导出了单层扭螺旋弹簧钢丝的应力及变形公式,文中探讨了为保证钢丝软轴的正常工作,并同时发挥各层螺旋弹簧钢丝的作用,各层钢丝几何参数应满足的条件,并最终获得了钢丝软轴的应力和变形公式。     

弹簧丝横截面上各内力对锥形弹簧刚度的影响

横截面上的内力包括扭矩、弯矩、轴力和剪力。锥形螺旋弹簧刚度的经典表达式由外力所做功等于弹簧丝的扭转变形能获得,但经典表达式未考虑弹簧丝倾斜度与弹簧丝弯曲变形的关系及其对弹簧刚度的影响,也未考虑弹簧径径比（弹簧丝直径d和锥形弹簧圈最大半径R1之比d/R1）与弹簧丝剪切变形的关系及其对弹簧刚度的影响。求解弹簧丝在扭转、弯曲、剪切以及轴力作用下的组合变形能,利用外力功等于弹簧丝的组合变形能,推导出包含弹簧丝倾斜度及弹簧径径比影响的弹簧刚度表达式,该锥形弹簧刚度表达式可退化为圆柱弹簧刚度计算式、可退化为锥形螺旋弹簧的经典表达式。当弹簧丝倾斜度和弹簧径径比较大时,由锥形弹簧刚度经典表达式得到的计算值与有限元仿真结果的误差达7%,而新给出的锥形弹簧刚度表达式计算值与有限元结果的误差在1%之内,新给出的锥形螺旋弹簧刚度表达式对锥形螺旋弹簧的工程设计和应用具有指导意义。     

功能驱动的圆柱螺旋弹簧3D零件库系统开发

为了研究机电产品研发过程中对于以圆柱螺旋弹簧为代表的典型通用零件的设计活动重复开展效率低下问题,文中以圆柱螺旋弹簧按使用要求的自动化设计建模为目标提出了功能驱动的圆柱螺旋弹簧3D零件库的概念及其实现的基本结构和关键问题,并从弹簧功能参数的定义以及功能参数驱动的设计流程和自动化设计建模程序层面研究了对应的实现技术.软件测试结果表明:文中提出的理论方法可从设计知识有效重用层面为不同领域产品中典型通用零件自动化设计系统及零件库系统的开发提供新的方法.     

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。     

钢板弹簧的非线性接触分析及试验研究

根据接触理论,利用ANSYS软件建立钢板弹簧的计算模型,对之进行非线性接触计算与分析.通过考虑簧片间的摩擦和接触, 得到不同载荷下的应力分布和变形情况,计算了其强度和刚度.并进行了试验分析,结果表明,非线性接触计算值和试验数据比较吻合,钢板弹簧计算模型的精度得到了提高.     

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。     

一种平行片簧结构扫描测头的研制

针对凸轮轴及曲轴测量的实际需要,设计了一种一维扫描测头,建立了测头的力学理论模型,并重点研究其核心部件平行片簧机构的受力变形理论,推导完善了平行片簧机构的变形公式.定量分析了影响测头测量精度的因素,找出误差产生的根源.以凸轮轴测量仪为实验平台完成了测头的性能实验,采用VDI-3441评价标准得到测头的重复定位误差为1.72μm.     

杯形件反挤压变形力的滑移线场数值分析解

因工程设计中挤压力的计算依赖于经验公式,误差较大且不利于优化设计,基于经典塑性理论,运用数学方法探索更准确方便的挤压力的求解模型。以滑移线场为理论平台,以杯形件反挤压过程为研究对象,分析不同压缩比的系列滑移线特征并叠加得到代表滑移线场。在求解应力场及变形力的基础上,通过曲线拟合方法研究滑移线场参数与模具几何参数的解析关系,从而建立变形物理参数与几何参数的数值分析模型。该数值分析模型所得解析解比滑移线场数值解具有更明显的物理意义,在知道变形几何参数的前提下,可方便求解挤压力。最后通过实测挤压力、并结合经验公式进行验证。结果表明数值分析模型计算结果较准确,并可作为目标函数实现工艺优化设计。     

基于实测接触轮廓线的精密锥面摩擦联接接触性能有限元分析方法

为使精密锥面联接接触性能仿真分析与实际接触情况相一致,并精确评估其传动性能及指导设计,在建立压紧套接触面正压力与轴向预紧力理论关系式的基础上,提出一种基于三坐标测量机精确测量锥面接触轮廓与有限元数字仿真分析相结合的精密锥面摩擦联接接触性能分析方法。运用Bezier曲线拟合三坐标实测接触轮廓数据,通过Matlab输出实测接触轮廓APDL命令构建有限元实测模型,使实测接触轮廓数据和仿真模型得到耦合。实验测试与仿真分析表明,理论计算结果较低估计了锥面摩擦联接传动性能指标,实测模型由于接触轮廓的不规则性导致各零件只在局部接触充分,与理想模型仿真结果差异较大。因此,精密锥面摩擦联接件设计需同时考虑零件弹性变形与实际接触表面的不规则性,特别是后者对传动效率的影响,以提高精密锥面摩擦联接的设计质量。     

Modeling and parameter identification of amplitude-and frequency-dependent rubber isolator

A model to describe the hysteresis damping characteristic of rubber material was presented.It consists of a parallel spring and damper,whose coefficients change with the vibration amplitude and frequency.In order to acquire these relations,force decomposition was carried out according to some sine vibration measurement data of nonlinear forces changing with the deformation of the rubber material.The nonlinear force is decomposed into a spring force and a damper force,which are represented by the amplitude-a...     

惯性矩二次变化变截面梁柱几何非线性分析

为研究考虑剪切变形的变截面梁杆结构几何非线性问题,应用Timoshenko梁理论,采用位移、转角独立插值的方法,获取考虑剪切影响的惯性矩二次变化变截面梁单元的形函数;从严格的虚功增量方程出发,建立同时考虑轴力、剪切、弯曲效应及其耦合项的平面变截面梁柱单元几何非线性增量平衡方程,得到惯性矩二次变化变截面梁单元大位移切线刚度阵;与经典算例进行对比,验证了本文方法的精确性与有效性．     

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     

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     

Prediction of wrinkles in the membrane

This paper presents an analytical approach for predicting the detailed out-of-plane wrinkle deformation that formed in the membrane. The analytical wrinkle model is based on the assumption that the membrane is able to resist small compressive stress once it has wrinkled. This model is developed for the cases of the rectangular membrane subjected to pure shear and local tension by using the equilibrium equation of the membrane in the deformed configuration. Predictions from this model are compared with the finite element simulation based on the nonlinear buckling finite element method and the results are found to be accurate.