基于接触动力学的钢板弹簧计算模型研究

钢板弹簧由于存在几何非线性和接触非线性等多种非线性因素,增加了其精确设计的难度。根据接触动力学理论,利用ANSYS和ADAMS分别建立了钢板弹簧的计算模型,对之进行非线性有限元分析和动特性仿真。考虑簧片间的接触和摩擦,得到了板簧的应力分布和变形情况,精确地计算了钢板弹簧的力学特性。同时板簧的多体仿真模型较好地模拟了板簧特性的台架试验。     

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。     

有限元接触分析在风力发电机联接部件上的应用

针对风力发电机塔架底部和基础之间的螺栓联接进行了非线性有限元接触分析.首先根据接触分析的有限元理论建立模型,之后应用BLADED软件计算载荷,得到实际工况下各部件的变形、应力和应变,找出受力最大的螺栓.有限元接触分析结果与理论计算结果吻合,都表明材料的强度满足要求,结构安全.     

MARC有限元分析在钢板弹簧设计中的应用

应用MARC有限元分析技术,不需要任何假设,尽量考虑到钢板弹簧实际受力的情况,实现比传统设计方法更为精确的计算。较为精确地计算出组装后各片板簧的预应力、共同曲率、U形螺栓夹紧后的总成弧高、总成刚度及指定载荷下的位移、应力和应变值。     

考虑支撑结构及螺栓连接的变桨轴承强度分析

针对MW级风电机组变桨轴承静强度与疲劳强度分析的问题,建立了考虑轴承支撑结构刚度及螺栓连接的"叶片-轴承-轮毂"整体等效有限元模型。变桨轴承等效模型中滚球与滚道接触采用非线性弹簧等效,弹簧刚度利用Herz理论进行计算,并将弹簧节点与滚道曲面采用刚性联接,模拟滚球与滚道的接触边界条件;轴承与叶片、轮毂的螺栓连接采用梁单元进行等效,两端分别与被联接零件刚性联接,模拟轮毂-轴承-叶片螺栓联接接触边界条件;模型中弹簧载荷即为滚球载荷,基于Herz接触理论将得到的滚球载荷转化为接触应力,并可以分析滚球接触角变化与套圈变形及应力。采用此模型并结合ISO标准可以在考虑支撑结构及螺栓连接的基础上有效地分析变桨轴承静强度及疲劳强度,并且减少大规模接触计算,提高了计算效率。     

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.     

少片钢板弹簧阻尼特性的研究

对少片钢板弹簧在动态工况下的片间接触机理及其摩擦力规律进行了研究,建立了钢板弹簧的力学计算模型,通过力学分析和几何结构分析的方法得到了钢板弹簧片间正应力以及片间相对滑移量的计算公式,根据片间摩擦力做功与钢板弹簧阻尼特性之间的关系,得到一种在动态工况下,基于钢板弹簧尺寸参数的阻尼比的计算公式,并以某少片钢板弹簧台架试验为例,验证了该方法在加载振幅和频率较小的工况下,对板簧阻尼比的计算具有较好的精度。所提出的方法可用于板簧设计开发中阻尼比的计算,有效缩短了板簧的开发周期,提高了设计效率。     

渐变刚度钢板弹簧的非线性有限元分析

针对传统的钢板弹簧设计计算方法难以考虑钢板弹簧实际的工作状况,综合考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、各簧片及垫片之间的接触和摩擦等非线性因素,基于有限元分析方法对某汽车后悬架渐变刚度钢板弹簧的刚度及强度特性进行分析。其刚度及强度试验结果表明,考虑非线性因素后建立的钢板弹簧有限元模型精度比较高。在模型验证精确的基础上,利用瞬态动力学分析方法求解钢板弹簧在简谐载荷激励下的动态响应,获得其动态特性随激励载荷频率与幅值的变化规律。该建模方法能有效地模拟钢板弹簧实际工作状态,可为钢板弹簧结构进一步的优化提供前提。     

大型三排滚柱式转盘轴承的有限元计算分析

为提高三排滚柱式转盘轴承载荷分布的有限元计算效率,基于该装配体的结构特点,提出一种采用壳单元和非线性弹簧单元相结合的等效建模方法。利用弹簧单元替代滚子的载荷变形行为,并采用壳单元模拟滚子-滚道的接触面。该建模方法减小了非线性接触的计算量,以较低的计算规模有效地获取轴承的载荷分布。并通过静加载实验验证了有限元计算模型的有效性。根据有限元计算分析提供的最大载荷,对滚子-滚道进行接触分析,研究了不同间隙下滚子-滚道接触的应力分布。结果表明,随着间隙增大,滚子-滚道接触的边缘区域应力值增大,从而导致轴承疲劳寿命减小。     

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。     

考虑摩擦影响的少片簧有限元分析

通过比较考虑摩擦和不考虑摩擦对少片簧的影响,建立了相关有限元模型,并依据模型对少片簧进行了有限元分析,得到了片间摩擦对少片簧变形、刚度和应力的影响,为少片簧的优化设计提供了参考     

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.     

采用ANSYS对片弹簧式触点开关受力状况的研究

片弹簧是电气接触装置中的关键部件.通过Pro/E三维建模对传统的片弹簧结构进行相应的设计改进,使其加工工艺更简化.利用ANSYS有限元软件对片弹簧在加载预紧力工况下进行工作挠度和静力分析研究,生成载荷-变形的仿真结果,得出片弹簧在受力作用时的位移量.模拟过程准确、迅速,对同类型产品的设计、计算具有一定的借鉴意义.     

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。     

基于等效接触区域的螺栓连接结构模态分析

螺栓连接的动力特性将直接影响到结构在振动环境下的响应。首先,分析了螺栓连接件在预紧力作用下接触面连接区域的范围;然后,通过有限元非线性静力分析方法,建立了预紧力作用下螺栓连接的有限元模型,取得了预紧力作用下螺栓连接的最大应力作用区域,定义该作用区域为螺栓连接的等效接触区域,将等效接触区域粘接起来模拟螺栓连接的连接区域,从而将螺栓连接的非线性问题转化为线性问题;进而,对等效接触模型和"刚化"模型进行了有限元模态分析,得到了两种模型的动力特性。最后,将有限元模态分析得到的结果和试验模态分析的结果进行了比对,验证了等效接触模型的正确性。     

十字片簧弹性支承机构的设计

首先建立了接触式台阶测量仪中关键部件———十字片簧支承的杠杆机构的数学模型并对其进行初步设计。直片簧应力有限元分析表明 ,该结构应力分布很不均匀 ;经片簧参数的改进设计 ,得出变截面片簧的设计参数。 0 .2N外加载荷作用下 ,采用Algor有限元软件分别对变截面片簧进行仿真实验 ,最大、最小应力之比由直片簧的 3 1.4降低为7.7,扭转刚度为 0 .0 6N·m ,测量力变化率为 3 6.6N/m ,极大地改善了该机构的机械特性     

Comparative Study on the Complex Eigenvalue Prediction of Brake Squeal by Two Infinite Element Modeling Approaches

The complex eigenvalue analysis is currently a common approach to predict squealing vibration and noise. There are two methods for modeling friction contact in the complex eigenvalue analysis of friction systems. In one method, contact springs are used to simulate friction contact. In another method, no contact spring is used. However, it has been uncertain whether these two modeling methods can predict approximately identical results. In order to clarify the uncertainty, two finite element models of the same brake system for the brake squeal prediction are established and simulated by using ABAQUS and NASTRAN software tools, respectively. In the ABAQUS model, friction coupling is applied to determine normal contact force and no contact spring is assumed. Whilst in the NASTRAN model, the contact spring is assumed by the penalty method to simulate contact connection. Through the numerical simulations, it is recognized that even if the same mesh geometry is applied, generally, these two finite element approaches are not capable of predicting approximately identical unstable frequencies. The ABAQUS approach can predict instabilities of high frequency up to 20 kHz or more, while the NASTRAN approach can only predict some instabilities of high frequency, not all. Moreover, the simulation results also show that both the contact spring stiffness and mesh size have influences to some extent on the prediction results of squeal. The present comparative work illuminates that the modeling method without contact springs is more suitable to predict squealing vibration and noise, comparing to the modeling method with contact springs. It is proposed that one should prefer using the modeling method without contact springs to predict squealing vibration and noise. The proposed study provides the reference for predicting squealing vibration and noise.     

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。