厚度對(duì)變截面鋼板彈簧應(yīng)力分布的影響-論文.pdf

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1、第38卷第4期武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版)V01．38No．42O14年8月JournalofWuhanUniversityofTechnologyAug．2O14(TransportationScience＆．Engineering)厚度對(duì)變截面鋼板彈簧應(yīng)力分布的影響唐俊琦朱晨虹(武漢理_T=大學(xué)現(xiàn)代汽車零部件技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室武漢430070)摘要：為了研究在相同厚度比下不同的根部厚度，以及在相同根部厚度下不同的厚度比對(duì)變截面鋼板彈簧應(yīng)力分布的影響，建立變截面鋼板彈簧的1／2有限元模型．結(jié)果表明，隨著鋼板彈簧厚度的增加，應(yīng)力分布越均勻；而

2、隨著厚度比的減小，應(yīng)力分布越均勻．但是厚度比越大，其對(duì)應(yīng)力分布的影響越?。煤线m的厚度與厚度比對(duì)某一種鋼板彈簧總成優(yōu)化，通過對(duì)比分析，驗(yàn)證厚度對(duì)變截面鋼板彈簧應(yīng)力分布的影響．關(guān)鍵詞：厚度；厚度比；有限元；應(yīng)力分布中圖法分類號(hào)：TH135+．2doi：10．3963／j．issn．2095—3844．2014．04．0470引言簧的應(yīng)力分布，對(duì)比分析厚度的變化對(duì)鋼板彈簧應(yīng)力的影響．相比傳統(tǒng)的鋼板彈簧，變截面鋼板彈簧片數(shù)少、質(zhì)量輕、疲勞壽命長(zhǎng)，而且它對(duì)整車的輕量化1有限元模型和提高整車舒適性和平順性有著十分重要的意1．1模型描述義．變截面鋼板彈簧是根據(jù)等應(yīng)

3、力梁的原理制造的，即是變截面鋼板彈簧應(yīng)力分布要較為均勻．但變截面鋼板彈簧是梯形結(jié)構(gòu)且為對(duì)稱體，所改變幾何尺寸會(huì)改變應(yīng)力分布，鋼板彈簧受車型以取鋼板彈簧的1／B進(jìn)行建模．這里利用有限元的限制，長(zhǎng)度和寬度不宜改變，因此研究厚度對(duì)變分析軟件ABAQUS建立參數(shù)化模型，以便快速截面鋼板彈簧應(yīng)力分布的影響是有意義的．建立不同厚度的鋼板彈簧模型．變截面鋼板彈簧對(duì)于變截面鋼板彈簧，已經(jīng)進(jìn)行了很多的研模型建模較為簡(jiǎn)單，建模的關(guān)鍵在鋼板彈簧的下究．文獻(xiàn)[1]探討了變截面鋼板彈簧的結(jié)構(gòu)形式，表面．每片鋼板彈簧有一定的曲率，由于橫截面的推導(dǎo)了剛度和質(zhì)量的設(shè)計(jì)公式．文獻(xiàn)[2—

4、6]應(yīng)用有變化，鋼板彈簧的下表面就成為了一個(gè)特殊的曲限元的分析方法分析了少片變截面鋼板彈簧的力面．解決的方法是在變截面區(qū)的下表面在縱向選擇學(xué)特性．文獻(xiàn)E7]根據(jù)比例尺效應(yīng)，討論了變截面幾個(gè)特征點(diǎn)，再用樣條曲線來擬合，見圖1．鋼板彈簧最大應(yīng)力點(diǎn)的選擇問題．文獻(xiàn)[8]利用彈性多體動(dòng)力學(xué)模型分析變截面鋼板彈簧遲滯特性與動(dòng)應(yīng)力．文獻(xiàn)[9]用等效一維系統(tǒng)分析變截面鋼板彈簧．其中，還沒有通過改變變截面鋼板彈簧的圖1變截面鋼板彈簧1／2模型厚度來研究變截面鋼板彈簧的應(yīng)力分布的研究．鋼板彈簧受力彎曲屬于大變形過程且不會(huì)達(dá)利用用有限元分析方法來揭示厚度對(duì)鋼板彈到塑性變形

5、，所以應(yīng)該是非線性彈性力學(xué)分析．使簧加載后應(yīng)力分布的影響．通過建立多個(gè)不同厚用8節(jié)點(diǎn)減縮積分(C3D8R)單元為鋼板彈簧劃分度的鋼板彈簧模型計(jì)算，得到不同厚度下鋼板彈網(wǎng)格，其中的減縮積分和沙漏控制可以提高計(jì)算收稿日期：2Ol4一O5O7唐俊琦(1989一)：男，碩士生，主要研究領(lǐng)域?yàn)槠囕p量化第4期唐俊琦，等：厚度對(duì)變截面鋼板彈簧應(yīng)力分布的影響·915·效率．鋼板彈簧材料使用60Si2Mn，板簧長(zhǎng)度為660mm，曲率半徑為2000mm，彈性模量和泊松比分別為206GPa和0．3．1．2約束條件及載荷在鋼板彈簧模型的下表面中央平直段施加固定約束，對(duì)其上表

6、面不施加約束，任其自由變形．同時(shí)在鋼板彈簧端部施加垂直向下的線載荷模擬鋼圖2變截面鋼板彈簧應(yīng)力云圖板彈簧加載過程．對(duì)于不同厚度的鋼板彈簧施加相取所有節(jié)點(diǎn)，得到最大應(yīng)力在鋼板彈簧長(zhǎng)度方向同載荷，這樣使鋼板彈簧的應(yīng)力分布具有可比性．的分布曲線，見圖3．可以看出不同厚度下鋼板彈簧的應(yīng)力分布十分類似，而且應(yīng)力分布較為復(fù)雜2結(jié)果與分析且是高度非線性的．應(yīng)力首先顯著地增長(zhǎng)，之后增長(zhǎng)緩慢，也就是說這一段的應(yīng)力分布比較平緩．在2．1計(jì)算條件變截面區(qū)后部應(yīng)力再次快速增長(zhǎng)達(dá)到峰值后開始鋼板彈簧厚度比)，為鋼板彈簧的端部厚度下降．在騎馬螺栓要夾緊的中間段時(shí)應(yīng)力快速的()與根

7、部厚度(^)之比．用有不同厚度比和根下降，在根部附近應(yīng)力下降趨于平緩直至應(yīng)力最部厚度的鋼板彈簧其應(yīng)力分布也不相同．這里為小點(diǎn)．總體上看，這一半的鋼板彈簧模型的應(yīng)力分分析厚度與厚度比對(duì)應(yīng)力分布的影響，分為5種布近似為“n”形，即端部和根部的應(yīng)力值小，中間不同的厚度比和五種不同的根部厚度來計(jì)算．變截面區(qū)應(yīng)力值大．條件1：)，一0．3；h2—12，13，14，15，16mm；h一3．6，3．9，4．2，4．5，4．8mm．條件2：7—0．4；h2—12，13，14，15，16mm；hl一4．8，5．2，5．6，6，6．4mm．條件3：)，一0．5；h2—12

8、，13，14，15，16mm；h1—6，6．5，7，7．5，8ITIII1．條件4：)，=0．