鋼板彈簧是汽車非獨(dú)立懸掛裝置中的一種常用的彈性元件,廣泛應(yīng)用于貨車、大客車、微型面包車后懸架上。合理地確定鋼板彈簧的性能、疲勞壽命等參數(shù)是整車設(shè)計水平的關(guān)鍵因素之一,這對提高汽車行駛的安全性、平順性以及使用壽命都具有重要意義。 漸變剛度鋼板彈簧是國內(nèi)外輕型汽車中廣泛采用的一種板簧結(jié)構(gòu),本文綜合考慮了漸變剛度鋼板彈簧在實際工況中的多種因素,運(yùn)用有限元分析軟件ABAQUS對鋼板彈簧進(jìn)行了有限元分析,主要工作有: 1)利用結(jié)構(gòu)非線性有限元方法,考慮了漸變剛度鋼板彈簧的大變形幾何非線性和簧片間的接觸非線性,以及裝配過程時的預(yù)應(yīng)力和工作應(yīng)力的結(jié)合,較全面的考慮了鋼板彈簧在實際工況下的各種因素,建立了漸變鋼板彈簧的有限元模型,并進(jìn)行了分析和計算。將得到的仿真結(jié)果和試驗結(jié)果進(jìn)行比較,驗證模型的正確性。 2)從噴丸成形的客觀機(jī)理出發(fā),運(yùn)用ABAQUS提供的初始應(yīng)力用戶子程序,模擬在噴丸成形過程中所形成的殘余應(yīng)力場。建立施加噴丸預(yù)應(yīng)力場的板簧有限元模型,將模擬結(jié)果與未施加噴丸預(yù)應(yīng)力的板簧進(jìn)行了應(yīng)力分析比較。 3)使用疲勞仿真分析軟件MSC.Fatigue對未施加噴丸預(yù)應(yīng)力和施加噴丸預(yù)應(yīng)力的鋼板彈簧進(jìn)行了疲勞壽命比較,并通過實際的鋼板彈簧的疲勞試驗來驗證結(jié)論的正確性。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TH135.2
【部分圖文】：

程中鋼板彈簧產(chǎn)生大變形，屬于幾何非線性問題；同時葉片間存在接觸，接觸狀態(tài)與多種因素相關(guān)，屬于典型的邊界條件非線性問題，因此，鋼板彈簧計算中的強(qiáng)度和剛度計算分析是一個包含復(fù)雜接觸關(guān)系、幾何非線性分析問題。本文綜合考慮了結(jié)構(gòu)的大變形，簧片間的接觸，裝配過程時的預(yù)應(yīng)力和工作應(yīng)力的結(jié)合，以及簧片制作工藝中的噴丸壓應(yīng)力，較全面的考慮了鋼板彈簧各種非線性因素，以減少簡化產(chǎn)生的誤差，從而實現(xiàn)對鋼板彈簧的精確計算。3.1 鋼板彈簧的基本結(jié)構(gòu)漸變剛度鋼板彈簧是一種非線性彈簧，具有較穩(wěn)定的固有頻率，從而可以保證車輛行駛中都能得到良好的平順性。漸變剛度鋼板彈簧由主簧和副簧組成，如圖 3-1所示，由三片等截面主簧及一片變截面副簧組成的漸變剛度鋼板彈簧，放置在主簧之下，副簧隨汽車載荷變化逐漸起作用，呈非線性特性。

表 3-2 簧片幾何參數(shù)簧片 d 寬度 (mm) h 厚度 (mm) L 弧長 (mm)4 60 7 1030主簧3 60 6 8552 60 6 735副簧 1 60 11 640該板簧由四片組成，板簧的幾何形狀和材料特性如密度、彈性模量等按實際輸入，出于簡化的目的，建模時沒有考慮彈簧模型的中心孔、倒角、尼龍墊片以及夾箍、鉚釘?shù)冗B接件[38]。如果使用全尺寸模型并考慮彈簧細(xì)節(jié)，可以進(jìn)一步提高分析精度，但是由于對鋼板彈簧實際應(yīng)力狀況影響較小，不僅大大增加計算量，而且會造成收斂困難。鋼板彈簧使用的材料類型為各向同性的線彈性材料255Si Mn ，因此有限元模型中定義材料特性為彈性模量 E = 2.12e 1 1Pa，泊松比 μ = 0.3。鋼板彈簧結(jié)構(gòu)簡單，本文假定裝配過程前彈簧各葉片處于自由狀態(tài)并且是離散的，根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)直接生成幾何模型，圖 3-2 為鋼板彈簧的總成幾何模型。

性減縮積分單元。采用減縮積分單元是因為減縮積分單元只在單元中心有一個積分點(diǎn)，求解時采用更精確的均勻應(yīng)變公式來計算單元應(yīng)變分量的平均值。但是減縮積分單元由于存在沙漏問題而顯得過于柔軟，細(xì)劃在接觸表面附近的網(wǎng)格可以緩解沙漏問題[39]。根據(jù)有限元理論可知，對同一個分析對象，單元劃分越細(xì)，對實際結(jié)構(gòu)的模擬越精確，但單元劃分過細(xì)，即生成的單元數(shù)量過多，則計算時間會大幅度增加。鋼板彈簧采用六面體網(wǎng)格劃分，共劃分了 12810 個單元，20632 個節(jié)點(diǎn)，裝配前的鋼板彈簧有限元計算整體模型如圖 3-3 所示。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 李剛;漸變剛度鋼板彈簧后懸架有限元與動力學(xué)建模及仿真[D];吉林大學(xué);2011年

2 趙靖洲;提高少片簧承載能力的設(shè)計方法研究[D];吉林大學(xué);2012年

本文編號：2831113