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原文传递渐变刚度钢板弹簧的仿真分析

论文题名：	渐变刚度钢板弹簧的仿真分析
关键词：	钢板弹簧;渐变刚度;有限元方法;多体动力学法;仿真分析;弹性元件;非独立悬挂装置;优化设计
摘要：	钢板弹簧是汽车非独立悬挂装置中常用的一种弹性元件。钢板弹簧结构简单，维修方便，成本低廉。渐变刚度钢板弹簧是目前刚度曲线与理想的刚度曲线最接近的钢板弹簧，所以被广泛使用，而且随着渐变刚度钢板弹簧生产工艺的发展，它的使用范围正在不断扩大。本文采用有限元方法和多体动力学方法，将渐变钢板弹簧纳入到整车模型中进行分析，得到渐变钢板弹簧的工作特性，为钢板弹簧的优化设计提供依据。　　本文首先系统地对钢板弹簧的各种计算模型进行分析比较，比较分析集中载荷法、共同曲率法、综合法和有限单元法的假设、基本公式，以及计算钢板板簧刚度和强度的方法。在实际工作过程中，钢板弹簧产生大变形，属于几何非线性问题；同时各片之间存在复杂的接触情况，传统的方法难以进行较为精确的分析。　　按照渐变钢板弹簧的几何结构和材料属性，同时考虑其工作过程中的大变形、各片之间的接触等多种非线性因素，建立钢板弹簧的1/2有限元模型，利用ABAQUS强大的非线性求解功能，分析计算钢板弹簧的强度和刚度，并对加载后各片之间的接触状态和渐变刚度的关系进行分析。得出的分析结果表明，板簧之间的接触状态与传统的假设有相同之处，也存在一定区别，同时渐变刚度特性不如原先设想的状态理想。过去认为主簧与副簧随着载荷的增加逐渐贴合，达到设计载荷时主簧和副簧完全贴合共同作用。而分析结果表明主簧与副簧之间是非均匀的接触，接触区域和接触力都随载荷的变化而变化，主簧和副簧不可能达到完全贴合的理想状态。在此基础上给出了增大渐变刚度的优化建议。　　利用多体系统动力学软件ADAMS/Car建立了反映车辆结构的整车模型，重点建立前悬架和后悬架的模版。引入渐变钢板弹簧的分析结果，对所建整车模型进行操纵稳定性分析，包括稳态回转性能、蛇行仿真等。利用确定的评价指标，对仿真结果进行评价与分析，比较不同渐变刚度特性对整车操纵稳定性的影响。　　该仿真研究为渐变钢板弹簧的优化设计提供了更加科学的方法，指出了设计中的一个容易被忽视的问题，为钢板弹簧的优化设计做了有益的探索。
作者：	廖润
专业：	工程力学
导师：	张华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文