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基于ALGOR数值模拟的钢板弹簧力学性能研究
| 论文题名： | 基于ALGOR数值模拟的钢板弹簧力学性能研究 |
| 关键词： | 汽车悬架;钢板弹簧;轻量化设计;力学特性;疲劳寿命 |
| 摘要： | 钢板弹簧作为悬架系统中的重要弹性元件，其力学特性评估和疲劳寿命预测在产品设计时至关重要，往往需要对钢板弹簧进行精确的仿真计算。 本论文针对某型号的多片钢板弹簧产品，利用Auotodesk Inventor软件参数化技术，完成几何模型的建立，应用ALGOR有限元软件的非线性MES模块研究钢板弹簧强度和刚度特性，通过ALGOR-Fatigue Wizard进行疲劳寿命预测，依据设计要求和仿真结果，对产品进行了轻量化改进。 在对钢板弹簧结构特性研究中，提出了模型简化方式和载荷边界等效方式，对装配过程产生的最大预紧力和预应力进行了计算，研究了预紧力随装配过程的变化特性，通过模拟钢板弹簧载荷的加载与卸载过程，研究其刚度特性和应力特性，对比验证了刚度和强度的理论计算和仿真结果。在模拟过程中，就非线性计算时如何加快收敛进行了探讨。 疲劳寿命特性是钢板弹簧设计中关键指标之一，本文利用应力疲劳法对钢板弹簧在交变载荷作用下的疲劳寿命特性进行了研究，交变载荷以瞬态分析方式模拟，提出了S-N曲线获取方法，对比分析Gerber与Goodman修正方式之间的差异。在分析过程中考虑了应力集中、材料表面处理等因素。 根据仿真结果利用Inventor软件建立了钢板弹簧参数化的CAD模型，并将参数化的CAD模型导入ALGOR，综合整车布置等情况，直接进行优化计算。 研究发现，钢板弹簧装配总成时的预紧力随簧片间隙缩小而增大，其预应力与理论计算结果基本一致。在满载作用下，最大应力结果满足强度要求，并且主要分布在U型螺栓位置区域，与实际情况一致。另外，载荷变化对结构刚度影响较小，符合实际情况，对比仿真与理论计算，刚度结果误差在2％以内。在交变载荷作用下最小疲劳寿命处于最大主应力位置，对比发现采用Goodman修正更为可靠一些。根据仿真计算结果，优化了各片厚度参数，钢板弹簧整体质量降低了5％。 |
| 作者： | 张伟飞 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 钱才富;孙燏伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京化工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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