汽车减震器弹簧盘疲劳仿真分析_陈芳芳
车辆减振器动态特性的仿真研究的开题报告
车辆减振器动态特性的仿真研究的开题报告一、选题背景车辆减振器作为车辆运动学与乘车舒适性的重要组成部分，具有很高的研究价值。
在现代地面交通领域，车辆制造业正向更为高速、更加先进、更为安全的方向发展，而减振器的作用在其中至关重要。
目前，已经有很多学者针对车辆减振器的静态特性（如弹性特性、阻尼特性等）进行了深入研究，在这些研究的基础上，有必要深入了解减振器在实际运行中的动态特性（如工作状态、应变应力分布等）。
在车辆制造业的发展中，提高车辆的运行稳定性和乘车舒适性已成为行业的主要目标。
为此，通过减振器动态特性仿真研究，可以得到更为清晰、深入的减振器动态特性数据，并进一步提高车辆减振器的设计和制造水平，有助于促进我国车辆制造产业的发展。
二、研究意义1. 加深对车辆减振器动态特性的理解车辆减振器动态特性是车辆运动学和乘车舒适性的重要组成部分，加深对车辆减振器动态特性的研究，有助于提高车辆的性能和舒适度。
2. 探讨车辆减振器参数对车辆性能的影响通过仿真研究，可以得出不同减振器参数对车辆性能的影响规律，有助于车辆制造企业在设计和制造车辆时有的放矢。
3. 促进我国车辆制造业的发展通过深入研究车辆减振器动态特性，可以为我国的车辆制造产业提供有力的技术支持，提高我国车辆制造业的核心竞争力。
三、研究内容1. 建立车辆减振器动态特性仿真模型基于有限元法或者其他适合的方法，建立减振器的动态特性仿真模型。
2. 研究不同减振器参数对车辆性能的影响通过变化减振器的弹性特性、阻尼特性、质量等参数，研究不同减振器参数对车辆性能的影响和规律，探讨如何通过调整减振器参数提高车辆的性能和舒适度。
3. 结合试验数据验证仿真结果利用试验技术获取车辆减振器动态特性相关数据，与仿真结果进行比较，验证减振器动态特性仿真模型的准确性。
四、研究方法1. 基于有限元法或其他适合的方法，建立车辆减振器的动态特性仿真模型。
2. 利用现代仿真技术和数值计算方法，对减振器的动态特性进行解析。
基于Workbench车辆减振器弹簧盘的疲劳分析
２ ３ 疲 劳 强 度 的 影 响 因 素 ．
弹 簧盘 材料 冷轧钢 板疲 劳数 据 的试 验都 是 由光
滑试样 得 出的 ， 以弹 簧盘 的疲 劳 强度 参 数 和 其 材 所
疲劳 危 险部位 的应 力 集 中系 数 和名 义 应 力 ， 合 疲 结 料 的疲 劳强度 参数 有较 大差 别 ．影 响 弹簧 盘疲 劳 强 度 的主要 因素包 括缺 口效 应 、 寸效 应 、 面加 工方 尺 表 法 和平 均应 力等 ． 当弹簧 盘材 料冷 轧 钢 板 的 ５一 曲线 的斜 线 部 Ⅳ
０
网划 格 分Ｉ
其 中 ， 与 ｍ 是 与 弹 簧 盘 的 结 构 和 材 料 有 关 的 Ｃ
Ｉ 形变、 力、 应 应变
Ｉ 荷 疲 寿 分 ｓ曲 载 谱 劳 命 析 — 线 Ｎ
Ｎ
常数 ． 由以上各 式可得 弹 簧盘发 生疲 劳破坏 时 的总循 环次 数 为
Ｉ 出 果ｆ 输结
Ｓ ｄ ｒｅｇ理论 ， 中 Ｇ ｏｍａ ｏ ｅｂ ｒ 其 ｏｄ ｎ曲线为
～
ｏｒ ｌ
—
Ｄ Ｊ ７ ＝∑ 、 ＿ ７
其 中 ， ｎ 为弹簧 盘 第 ｉ 应 力 水 平 下 经 过 的 应 力循 级 环 次数 ； Ｎ 为弹 簧盘 第 ｉ 应力 水 平 下 弹 簧 盘 达 到 级
ｃ ｎ ｅ ｔａ ｉｎ ａ ａｉｕ ａ ｇ ｃ ｕｒ ｎ ｔ ｅ ｓ ｍ ｅｐ ａ ｅ ｃ ｎ ｅ ｕ ｌａｅ ｏ ｓｏ ｔ Ｅｖ ｎ ｕ ｌ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔｏ ｎｄ ｆｔｇ ｅ ｄ ｍａ ｅ ｏ ｃ ｓｉ ｈ ａ ｌ ｃ － ｏ ｖ ｘ ｈ ｌ ｒ ａ ｃ ｍｅ ｕ ． ｅ ｔ ａｌ ｙ，ｉ ｉ ｔｓ ｖ ｒｆｅ ｈ ｔｔ ｅ ｆ ｔ ｕ ｉｅ ｏ ｐ ｉｇ ｐ ａｅ ｍ ｅ ｔ ｈ ｓｇ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ． Ｆａｉｕ ｉ ｕ ａｉ ｎ ａ ａｙ ｉ ｆ ｅ ｉ ｄ ｔ ａ ｈ ａ ｉ ｅ ｌｆ ｆｓ ｒｎ ｌｔ ｅ ｓｔ ｅ ｄｅ ｉｎ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｉ ｇ ｔｇ ｅ ｓｍ ｌｔｏ ｎ ｌｓｓ ｏ
基于ANSYS的悬架弹簧疲劳寿命仿真及优化
基于ANSYS的悬架弹簧疲劳寿命仿真及优化袁小慧【摘要】Aiming at the problem of failure of automobile suspension spring.In this paper,the vehicle suspension coil spring was used as the research object,the 3D software was used to establish the model.The road incentives from washboard road,fish pit road and twisted road was used as the load.ANSYS software was used to make fatigue analysis,the minimum time of spring's cycle life was 1.9975e5.It is calculated that the safe driving distance is about 99 thousand and 800 kilometers which the car can ensure the most dangerous part of the spring is not cracked or fractured.After optimization of the structure size of the spiral spring,the minimum time of spring's cycle life was 2.02e5,the safe driving distance is about 101 thousand kilometers.The fatigue life has been improved compared with before.%针对汽车悬架弹簧疲劳破坏的问题,以国内某品牌轿车悬架螺旋弹簧为研究对象,使用三维建模软件建立三维模型.以搓板路,鱼鳞坑路,扭曲路三种混合路面的激励信号为载荷,使用ANSYS软件进行疲劳分析,得到该弹簧在该复合路面激励下最小的周期寿命为1.9975e5次,计算得到汽车能够保证弹簧最危险部位不产生裂纹或者断裂的安全行驶距离约为9.98万公里.对该螺旋弹簧进行结构尺寸上的优化,再分析后最小周期寿命为2.02e5次,最大里程数为10.1万公里,相比优化前疲劳寿命得到了提高.【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(036)003【总页数】3页(P390-392)【关键词】螺旋弹簧;汽车悬架;疲劳分析【作者】袁小慧【作者单位】西安航空学院车辆工程学院,陕西西安 710077 ;西安航空学院汽车检测工程技术研究中心,陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】TH1360 引言在汽车悬架结构系统中，螺旋弹簧主要承担两大任务：承受由于路面不平对车身的冲击载荷以及对车身起支撑作用[1]。
减震器的特性分析与仿真
摘要减振器特性仿真可以验证减振器参数设计是否合理，及时发现设计中存在的问题，减少试验次数和费用，加快减振器设计和开发，具有很重要的经济效益和社会效益。
然而，对减振器特性仿真的研究，目前，国内外大都是利用现成的仿真软件,模型所需要参数大都需要试验获得，难以建立准确可靠的仿真模型,特性仿真数值不可靠。
本文对减振器结构和原理、各阻尼构件和局部节流压力损失进行了分析，对节流阀片阀口开度进行了探讨。
利用弯曲变形解析计算式，根据节流压力与流量以及速度之间关系，建立了减振器两次开阀速度点。
在此基础上，根据开阀前、后的油路模型，对减振器开阀前、后的特性进行了深入地分析，建立了减振器特性分段数学模型。
利用Matlab软件，对减振器特性模型施加一定频率和幅值的谐波激励，对减振器内、外特性进行仿真，并且对减振器特性影响因素进行了分析。
通过特性试验值与特性仿真值比较可知：所建立的减振器特性仿真模型是正确，特性仿真值是可靠的，对减振器设计和特性仿真具有重要的参考应用价值。
关键词：车辆工程，筒式减振器，分段数学模型，特性仿真，影响因素IAbstractThe characteristic emulation of the shock absorber can validate whether the designed parameter is proper or not, find the problems on time on the way of the designing, so experimentation and the expenditure can be reduced, then the shock absorber’s design, exploiture and yield can be greatly prompted.Therefore it is very import to the benefit of economy and society that the research of the characteristic emulation .Now the research of the characteristic emulation are mainly base on the ready-made software in homeland and fremdness. Because founding the precise model is rather difficult that the numerical value which is get by the characteristic emulation is uncertainty.For the characteristic emulation existing problems, the thesis analyzed the structure and principle of the shock absorber, the damping component and the lossing of local pressure of throttle and the uncorking of the throttle ing curved distortional resolvable calculate formulate , we can get the two critical velocity of shock absorber.Hereon bases , by analyzing fore-and-aft oil routes’ model and the characteristic emulation of the shock absorber , veracious and effective parted –mathematics’model of the shock absorber is established . By using the Matlab software to impose some frequency and breadth value on the shock absorber , emulated inside and outside of characteristic of the shock absorber and analysed effectible factors of shock absorber.By comparing the characteristic examinational value and the characteristic emulational value ,we can know the mathem atics’model is precise , .and the characteristic emulational value is dependable , It is referential importance for the design of shock absorber and the characteristic emulation.Key words: Vehicle engineering , Cylinder shock absorber , Characteristic modeling , Emulation , Effect factorsII目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言................................................ - 1 -1.1课题的背景和目的....................................... - 1 -1.1.1 研究背景........................................ - 1 -1.1.2 研究目的........................................ - 1 -1.2 减振器研究现状........................................ - 2 -1.3 本论文研究内容........................................ - 2 -第二章油液介质及其流动特性................................... - 3 -2.1 油液特性.............................................. - 3 -2.2 油液流动.............................................. - 5 -2.2.1 油液流动公式.................................... - 5 -2.2.2 油液流动分析.................................... - 6 -2.2.3 局部损失叠加原理................................ - 7 -2.3本章小结............................................... - 8 -第三章汽车筒式减振器阻尼构件分析............................. - 9 -3.1 常通节流孔............................................ - 9 -3.2 叠加阀片等效厚度与阀口开度............................ - 9 -3.2.1 叠加阀片等效厚度................................ - 9 -3.2.2 阀口开度....................................... - 10 -3.3 节流缝隙............................................. - 11 -3.4 活塞缝隙............................................. - 11 -3.5 活塞孔............................................... - 11 -3.5.1 活塞孔沿程阻力损失............................. - 12 -3.5.2 活塞孔局部阻力损失............................. - 12 -3.5.3 活塞孔等效长度的确定........................... - 13 -3.6本章小结.............................................. - 14 -第四章筒式减振器的工作原理及特性分析........................ - 15 -4.1 筒式减振器的工作原理................................. - 15 -4.1.1 复原行程....................................... - 15 -IIIIV4.1.2 压缩行程 ....................................... - 16 -4.2 复原行程特性分析 ..................................... - 16 -4.2.1 复原行程开阀速度点 ............................. - 16 -4.2.2 复原初次开阀前特性分析 ......................... - 19 -4.2.3 复原初次开阀后特性分析 ......................... - 20 -4.2.4 复原二次开阀后特性分析 ......................... - 23 -4.3 压缩行程特性分析 ..................................... - 25 -4.3.1 压缩行程开阀速度点 ............................. - 25 -4.3.2 压缩阀初次开阀前特性分析 ....................... - 26 -4.3.3 压缩阀初次开阀后特性分析 ....................... - 27 -4.3.4 压缩阀二次开阀后特性分析 ....................... - 29 -4.4 本章小结 ............................................. - 31 -第五章 汽车筒式减振器特性仿真 ................................ - 32 -5.1 减振器特性仿真的数学模型 ............................. - 32 -5.2 运动特性仿真 ......................................... - 33 -5.3 减振器外特性仿真 ..................................... - 34 -5.3.1 速度特性仿真 ................................... - 35 -5.3.2 示功图仿真 ..................................... - 36 -5.3.3 特性验证 ....................................... - 36 -5.4 减振器内特性仿真 ..................................... - 37 -5.5节流阀开度仿真 ........................................ - 38 -5.6本章小结 .............................................. - 39 -第六章 减振器特性影响因素分析 ................................ - 40 -6.1 阀片厚度h 对减振器特性的影响 ......................... - 40 -6.2 常通节流孔的大小f A 、y A 对减振器特性的影响 ........... - 40 -6.3 阀片预变形量0r f 对减振器特性的影响 .................... - 41 -6.4 活塞杆直径g d 对减振器特性的影响 ...................... - 41 -6.5 温度对减振器特性的影响 ............................... - 42 -6.6 本章小结 ............................................. - 43 - 结 论 ....................................................... - 44 - 参考文献 ..................................................... - 45 - 致 谢 ........................................... 错误！未定义书签。
汽车减震器弹簧盘疲劳仿真分析
进行 疲 劳分 析时 应采 用 瞬态疲 劳分 析方 法 。
１ ． ２ 名义 应 力寿命 法
常 用 的计 算 疲 劳 寿命 的 方 法 有 名义 应 力 寿 命 法 、 裂 纹扩 展计 算法 和 局 部 应 变 寿命 法 。其 中 ， 名 义应 力 寿命 法 又被 称 为 Ｓ —Ｎ 法 ， 其设 计 思路 为 ： 把材 料 Ｓ — Ｎ 曲线 作 为 出发 点 ， 考 虑 各 种 系数 的 影 响 ， 并根据 曲 线进 行 抗疲 劳设 计 。其 流程 如 图 １ 所示 。
汽 车 减 震 器 弹簧 盘 疲 劳仿 真 分 析 米
陈 芳 芳 ， 杜 艳 平
（ １ ．太原科技 大学 机械Ｘ － 程 学 院 ． 山西 太 原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ；２ ． 北 京 印刷 学 院 ．北 京 １ ０ ２ ６ ０ ０ ）
摘 要 ：基 于 有 限 元 疲 劳 分 析 方 法提 取 弹 簧 盘 力 学模 型 ，建 立 了弹 簧 盘 的有 限元 模 型 。针 对 某 种 型 号 轿 车 的 悬
（ ２ ０１ ０ Ｄ０ ０５ ０１ ７ ００ ０ ０ ０ ７ ）
根 据 悬架 中各零 部 件 之 间 的相 对 运 动关 系 ， 建 立 四分 之一 悬 架 系统 动力 学模 型 。利 用 ＡＤＡ ＭＳ路 面 谱模 生 成 程 序 生 成 一 组 随 机 路 面 数 据 并 导 入 ， 采 用
名义应 力寿命 法
Ｉ
断裂 ， 这 种 现象 就 是疲 劳破 坏 。弹 簧 盘作 为 重 要 的 承 载 零件 ， 其 可靠 性不 仅 与 汽 车 行 驶 的平 顺 性 和 汽 车操
纵 的稳 定性 有关 ， 还 关 系到 汽车行 驶 的安 全性 问题 。
本 文结 合工 程 实 例 通 过对 前 悬 架 系统 力 学建 模 ， 采 用 Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ软 件对 弹簧 盘进 行 应力计 算 ， 并 利 用
基于疲劳寿命及减振效果的驾驶室橡胶衬套设计研究
２ （ Ａ 等÷等 几 （ ， ２ ２） ， ３（ ２ ）
式中 ， ｉ 分 别 代 表材 料 的 ３个 主方 向 ； Ａ 为 材料 主 方 向 的伸 长 比 ； ｔ 表 示 主 方 向 的应 力 ； Ｐ反 映 为一 未 知
压力 。
根据单轴拉伸试验简化结果可得 ： Ａ ： ＝ Ａ １ ／ Ａ ，
表 ２ 衬 套 刚 度 参 数 匹配 结 果 对 比
刚 度 Ｋｘ ／ Ｋ ｜ ７ ／ Ｐ ｘ ／ Ｎｍ・ Ｐ ｙ ／ Ｎｍ・ ， Ｎ ｍ・ ｋ Ｎ・ ｍｍｑ ｋ Ｎ・ ｍⅡ ｋ Ｎ・ ｍｍ ｑ （ 。 ） Ｉ １ （ 。 ） Ｉ １ （ 。 ） － １
模拟 驾驶 室 悬 置橡胶 衬 套 针 对模 型输 入 的相 关参 数 如表 ｌ 所列 。
表 １ 驾 驶 室 悬 置 虚 拟 样 机 模 型 参 数 ￣ Ｎ／ ｋ ｇ
６ ５ ｙ
Ｚ
采 用有 限元 设计 建模 方法 来对 橡胶 衬套 进行结
构 设 计 ．其 基 本 原 理 是采 用 Ｍｏ ｏ ｎ ｅ ｙ — Ｒ ｉ ｖ ｌ ｉ ｎ模 型 来
性 能 确 定 衬 套 的 最 终 结 构 ．从 而 达 到 优 化 衬 套 结
描 述橡 胶 材 料在 受 力作 用 下 的 变化 ｆ ４ １ 根 据 所 要求 的参数 ． 采用 Ｆ Ｅ Ａ分 析方 法进 行 产 品 的刚度 匹配设
５ ５
１ ０ ５ ０ （ 包 含 驾 驶 员 ２人 ） 后 减 振 器 弹 簧 刚 度／ Ｎ． ｍｍ 一
前 减 振 器 弹 簧 刚度 ／ Ｎ． ｍｍ 一
到； Ｄ． 为材 料 常数 ， 由材料 试 验 可知 ， 当所 有 Ｄ． 为０ 时。 说 明材料 完 全不 可压 。 同 时 ．橡胶 材 料 的应 力 一 应 变关 系 可 由应 变 能
客车减振器支架疲劳寿命仿真分析及验证
第6期客车技术与研究BUS&COACH TECHNOLOGY AND RESEARCH No.6202051客车减振器支架疲劳寿命仿真分析及验证董晓坤，张保锋(郑州宇通客车股份有限公司，郑州450000)摘要：开展某减振器支架的疲劳寿命仿真分析，仿真载荷与台架试验保持一致。
仿真疲劳寿命与台架试验寿命对标，验证了疲劳寿命仿真分析的有效性。
关键词：客车；减振器支架；疲劳寿命；仿真及验证中图分类号：U463.21文献标志码：B文章编号：1006-3331(2020)06-0051-03 Simulation Analysis and Verification of Bus Damper Bracket Fatigue LifeDONG Xiaokun,ZHANG Baofeng(Zhengzhou Yutong Bus Co.,Ltd.,Zhengzhou450000,China)Abstract:The authors carry out simulation analysis of fatigue life for a damper bracket,which the simulation load is the same as the bench test.They verify the validity of the simulation analysis on the fatigue life by the fatigue life comparison between the simulation analysis and the bench test.Key words:bus；damper bracket；fatigue life；simulation and verification随着客车产品轻量化需求逐步提升,关键零部件的可靠性、耐久性愈发受到挑战［1］。
通过台架试验及整车可靠性试验来验证关键零部件的可靠性、耐久性，周期偏长且成本高［2］O验证失效后还需要多轮优化及实物验证，严重影响产品快速开发上市。
基于ALGOR的汽车钢板弹簧疲劳仿真分析
第26卷第3期 2017年6月文章编号：1006 - 0871(2017)03-0036-04D O I ：10. 13340/j. cae. 2017. 03.007计算机辅助工程 VP 26 0P 3Computer Aided Engineering Jun . 2〇l 7基于ALGOR 的汽车钢板弹簧疲劳仿真分析张伟飞(北京化工大学，北京100029)摘要：针对汽车平衡悬架钢板弹簧设计过程中，对力学特性和疲劳寿命仿真计算效率、精度等要求很高的问题，利用Auotodesk Inventor 建立某汽车多片钢板弹簧的C A D 模型并进行合理的模型简 化；应用ALG O R 的非线性MES 模块求解接触应力及总成预应力；通过ALGOR-Fatigue W izard 进行 疲劳寿命预测，提出7$曲线的获取方法并对比修正结果.结果表明：在交变载荷作用下，最小疲劳 寿命处于最大主应力位置；Goodman 的结果修正更可靠.另外，A LG O R 中的自动六面体网格技术、S -$曲线自动生成等前后处理技术可大大降低仿真技术应用的难度.关键词：汽车；平衡悬架；钢板弹簧；接触；疲劳寿命；7$曲线；Goodman 修正；有限元 中图分类号：U 463.334文献标志码：BFatigue simulation analysis on automobile leaf springbased on ALGORZHANG Weifei(B e ijin g U n ive rsity o f C hem ical Technology # B e ijin g 100029 # C h in a )A b stra ct ： As to the issue t hat the design of leaf spring of automotive balanced suspension has a high requirement on the efficiency andaccuracy o f simulation and calculation onitfatigue life ，a CADmodel of an a utomobile multi-leaf spring is built in Autodesk Inventor and simplifiedrationally ; its contactstressand assemblypre-stressaresolved bynonlinearMfatigue life is predicted using ALGOR-Fatigue Wizard，and the access metliod ofS-N curve is proposedand the correction results are compared . The results show that ， the minimum fatigue life occurs at the location of the maximum principal stress under variable load ， and the Goodman correction is more reliable . In addition ， The pre-processing and post-processing technology of ALGOR ， including the automatic hexahedron mes!itechnologyandautomaticgenerationofS-Ncdifficulty in simulation .Key w ords ： automobile ; balanced suspension & leaf spring ； contact ; fatigue life ; S-N curve ; Goodman correction ； finite element收稿日期：2017-02-27修回日期：2017-03-09作者简介：张伟飞（1986—)，男，陝西武功人，硕士研究生，研究方向为C A E 仿真应用，（E -m ail )331343196@qq.cm第3期张伟飞：基于ALGOR的汽车钢板弹簧疲劳仿真分析37〇引言对 机械，疲 坏 或零件主 .统计 ，80 j机械断裂疲 坏 .[1]钢弹车辆 驶受到各种 载荷，一次循环后，会使 局部出现疲 并 ，最或断裂.这种由疲 坏 断 钢板弹 主 ，针对多片钢板弹 疲对提高 全性 性十分必要.年来，各大汽车公 渐 C A E技术，完成汽车零部 这2_6]限元仿真 ，产 计阶段发现疲 点，疲 并改进产 ，既周期，又 节 这针对汽车悬架系统 多片钢板弹簧力学性能，通 限元 辅助 性接触力学特性、疲 等 ，一 成，针对平衡悬架 多片钢板弹簧结少，并且进行力学特性快 疲劳寿也非常匮乏.本文 性好（中文 、国习惯）且适计人员限元 ALGOR进 性接触力学特性疲 ，提出多片钢板弹 简、力解及疲S-N修、载荷定义 ，ALGOR性MES模块求解接 力场及总成预应力，通 ALGOR-Fatigue Wizard进疲.1钢板弹簧的非线性接触及预应力计算金属材料的疲劳寿命N与应力S之间存在一[7]，指 示为S!N p C(1"%!C均为材料常数这 见，钢弹疲 况载荷 力情况直接 这吏用ALGOR计算疲 ，钢弹簧载荷下的应力状态这1.1模型简化处理本文分析对象为某 货车后钢板弹簧，通过Autodesk Inventor软件快速建立钢板弹簧的C A D几 ，见图1这 次计算 心螺栓强度，并且钢板弹 、载荷均为对称形式，可通过Autodesk Inventor适当对C A D模型进行处理，1/4 为计算对象，上下压板进行简化便于快 解计算，见图！a)正视图b)侧视图图1钢板弹簧C A D几何模型Fig. 1C A D geom etric m odel o f le a f springa)简化后C A D模型b)有限元模型图2钢板弹簧模型处理Fig. 2 Processing o f le a f spring m odelALGOR提供与Inventor的无缝数据接口，可通 操 钮直接将C A D至ALGOR仿真环境中.[8]钢板材料的弹性为200 GPa，泊松比为 0•3，密度为7这5 t/m3，抗拉强度为1 600 MPa.1J网格划分及接触定义利 八节点 单元进行网 .为平衡计算精度 ，最终将 划分为个44 345单元，网节点数为8 652个.，钢 弹 弹 之 间通 义 接 对 .ALGOR完 成 网38计算机辅助工程2017 年后，改 将 义为一个面（一 度 生成网格后，会被 为 个面"，便接触对 义.利用接触通用参 跟踪接 、保证接触协调性、防止接 ，并接之间传递接力（力 力）.1 ，由对钢板弹 等 力影响 [9]，文 0.2.整个钢板弹 14个接触对，-面接 ，见图3.图4钢板弹簧最大预应力结算结果，N/m m2Fig. 4 C alculated result o f m axim um le a f spring pre-tig h te n in g force stre ss，N/m m2图5满载载荷作用下钢板弹簧应力，N/m m2Fig. 5 Stress 〇0 le a f spring under effect 〇0 fu ll lo a d，N/m m2结果表明:钢板弹簧从自由状态至预紧后，其预 应力范围集 14〜147 MPa，高应力区处于U形螺栓 ，情况 合.在逐步加载至满载载荷204 200 N情况时，其最大应力为969 MPa，载后恢复至 态应力水平.1.3边界条件及求解设置为 计算钢板弹 力 情况，对载 进 ，为:钢弹簧装配各 间的间 渐减小，将产生预应力，计算 最大 力，即钢弹簧总间14 mm至0, A LG O R中通过节点位移载荷模拟.依据钢板弹簧国家标准GB/T 19844—2005,载 荷 载不少于7个 点，在A LG O R中载荷载通 载荷 ，载 为 10 个载荷步载.为计算方便，基 力 力原，部固定、两侧加力的等 ，载荷第1对 节点上.钢板弹簧％和y:对称 ，分别 丨对称 .为 ，性索完全牛顿法，100次，为0.1.1J仿真结果ALGOR对钢 弹 、步 载载荷 载 进行计算 ，其钢弹簧总成后的力计算 见图4，载载荷 钢板弹簧力 见图 5.2钢板弹簧疲劳寿命分析完成 钢板弹 性仿真分析后，可钢板弹 力分布，通 Fatigue W izard模块进行疲 .文 ，即基7-TV曲线，其应力幅值对 疲 坏循环次数.应力算法，力处于弹性范围内，适 疲劳循环次数10 000次以上情况.3.1 S-W曲线及载荷确定钢板弹簧的曲线一般可以通过试验机获取.ALGOR材料 大 材料，在缺乏 ，借助Fatigue Wizard弹性模、单轴抗 度、疲 限 限循环次数等简单参 自动生成.本文通过弹性为200 GPa，抗拉强度为1 600 MPa，泊松比为0整，疲 限为800 M Pa等参数进 似计算，S-$图6.载荷 性 力 力 各个况 乘子 ，即:疲计算力 c 线性静态应力l Scalar值X载荷 .第3期张伟飞：基于ALGOR 的汽车钢板弹簧疲劳仿真分析39Step-4Click i □nee Tip -C Loacmatigue Wizard F i 图6钢板弹簧7$曲线Fig. 6 S-N curve of leaf spring本次计算载荷采用瞬态分析方式，即直接将各 个载荷工况性静态应力依次排列形成应力，力力点载荷工况次序相同，载荷 见图7.图7钢板弹簧疲劳载荷设置Fig. 7 Setting of leaf spring fatigue load3.2 S -W 曲线修正S-N基 值应力(1Q ]为 丨交变载荷情况，值力对疲影响，适当.F ati g u e W izar d采用G er b e r 修正和G oo d m a n 修正这！种 ：考虑值应力计算出等效的零中值 力，然后基于S -N 曲线进行疲劳计算.在本次计算，对2种，便疲最佳.3.3疲劳寿命结果通过疲劳计算可以分别对比无修正、Gerber 修Goodman， Goodman见图8.图8采用Goodman 修正的疲劳寿命结果，次Fig. 8 Fatigue life results corrected by Goodman，time疲劳寿命计算研究结果表明，疲劳寿命最小位 载荷最大应力 一致.在不进：正时疲为795 710次， G e rb e r 为794 872次，采用Goodman为252 382次.从设计的角度，选保守的Goodman.3 结束语限元ALGOR 进行汽车钢板弹簧疲仿真计算，对平衡悬架中钢板弹 快速计进行简化处力 ，并提出S_N及 对比在 :载荷，疲最大主应力位置，与疲基础吻合.研究对比发现采用Goodman 为 一些， 为多片钢板弹快速仿真提供参考.参考文献：[1]徐灏.机械设计手册[M ]. 2版.北京：机械工业出版社，2004.[2] 杨雍福，周培聪，熊真.我国汽车板簧疲劳性能研究进展[J ].科技广场，2014(3): 209-212. 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汽车车驾减震橡胶弹簧的研制
项目
胶料性 能 邵 氏硬 度 ／度
要求指标
６５ 士 ５
拉 伸强 度 ／ ｐ Ｍａ 扯 断伸 长率 ／ ％ 撕 裂强 度 ｋ ／ Ｎ ｍ
＞ １５ ＞ ２５Ｏ
＞ ５５
＜ ３０
压缩永久变形 （ ｏ ２ ｈ ７ ℃‘ ４ ）
热空气老化后 （ ｏ ６ ） ７ ℃ ９ ｈ 拉伸 强度 下降
一
Ａ 一 ８０Ｓ Ｉ ００ 电子拉力机 （ 台湾高铁科技股份有限
公司 ） Ｍ １０ ；Ｍ４ Ｃ无转 子 硫化 仪 （ 京瑞 达宇 辰仪 ３ 北 器 有 限公司 ） ；邵 氏硬 度 计 、 老化 试验 箱 （ 上海 实 验 仪器总 厂 ） Ｍ Ｔ ０ ；Ｃ Ｔ Ｏ ０系 列微 机控 制 电子万 能 试验机 （ Ｔ 业 系统有 限公 司 ） Ｍ Ｓ工
・
１・ Ｏ
（ 《 广东橡胶 ２ １ 年 第 ３ ００ 期
汽车 车驾减 震橡胶弹 簧 的研 制
陈国栋
（ 哈金 森 工业橡 胶 制品 （ 州） 限公 司，江 苏，苏 州 ２ １ ２） 苏 有 １ ２ ５
摘
要 ：本实验 选 用天 然胶 为主体 材料 ，采用注射硫 化成 型 工 艺 ，研 制 汽车 车 驾减震橡 胶 弹 簧 。通过 试验 证 明 车 驾减 震橡 胶 弹簧 ，成品 的耐 热老 化性 能和耐屈 挠 疲 劳性 能优 异 ，综
半炭黑 一另一半炭黑 一促进剂 一清扫 一排胶 （） ３排料控 制 方法 ：采用时 间 一功率 曲线联合 控 制法 ， 即分 段 加料 采 用时 间控 制法 ， 后 排料 采 最
一
用功率曲线控制法。 所谓功率 曲线控制法， 就是在
加 油后功 率 上升 到最 大值 ， 然后 下 降并平 稳 一定
轿车悬挂减震螺旋弹簧疲劳性能研究
轿车悬挂减震螺旋弹簧疲劳性能研究
温树德;高伟
【期刊名称】《汽车工艺与材料》
【年(卷),期】1994(000)009
【总页数】4页(P19-22)
【作者】温树德;高伟
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】U463.335.1
【相关文献】
1.核筒悬挂建筑结构体系的减震性能研究 [J], 王春林;吕志涛;涂永明
2.轿车悬挂螺旋弹簧用钢的试验 [J], 高伟;刘宝林
3.轿车减震器示功特性与减震器性能研究 [J], 蓝凤英;郑莹娜;李扬;贾燕铭;林茂源;陈双权
4.减震器布置对悬挂系统的减震性能影响 [J], 陈宇航
5.框架悬挂结构动力特性与减震性能的理论研究 [J], 董鑫;李佳彬;张晓东;郭明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于Workbench车辆减振器弹簧盘的疲劳分析
基于Workbench车辆减振器弹簧盘的疲劳分析李先锋;杨建伟;贾志绚【摘要】车辆减振器弹簧盘在不断受到弹簧交变挤压力作用下,极易发生疲劳损坏.本文建立了弹簧盘的有限元模型,基于ANSYS-Workbench平台,对弹簧盘进行静力学强度和疲劳分析,预测了弹簧盘疲劳寿命的大小,获得了弹簧盘变形、应力集中及疲劳损伤的大小及位置,得到弹簧盘应力集中和疲劳损伤均发生于弹簧盘凸包区域的结论,验证其疲劳寿命符合设计要求,为其进一步改进设计提供参考依据.%The spring plate of vehicle shock absorber is very prone to fatigue damage when continuously extruded by various spring forces.On the ANSYS-Workbench platform,the finite element model of spring plate is established;the static strength and the fatigue damage of spring plate are analysed and the fatigue life of spring plate is predicted.Then the size and position of the spring plate deformation,the stress concentration and fatigue damage are defined,and the conclusion that the spring plate stress concentration and fatigue damage occurs in the same place—convex hull area comes out.Eventually,it is verified that the fatigue life of spring plate meets the design requirements.Fatigue simulation analysis of spring plate may act as a reference for the further improvement of the design of spring plate.【期刊名称】《北京建筑工程学院学报》【年(卷),期】2012(028)002【总页数】6页(P50-55)【关键词】弹簧盘;有限元分析;疲劳寿命【作者】李先锋;杨建伟;贾志绚【作者单位】太原科技大学机械工程学院,太原030024;北京建筑工程学院机电与汽车工程学院,北京100044;太原科技大学机械工程学院,太原030024【正文语种】中文【中图分类】U461.4;TH117.1弹簧盘在车辆减振器的结构中支撑着弹簧，受到较大的挤压交变载荷的作用，是减振器的重要承载零件，极易发生疲劳损坏，其可靠性直接影响车辆行驶的平顺性和安全性.在车辆减振器等产品的研制过程中，需要对弹簧盘等零部件进行大量的台架实验和整车耐久试验.不仅试验费用高、周期长，而且问题大多出现在产品设计完成之后，这对设计更改带来一定难度.通过弹簧盘有限元疲劳仿真分析，可以在弹簧盘设计初期对其进行疲劳耐久预测，找到结构的薄弱环节，提出合理的改进方案，以大幅减少或最终取代部分疲劳试验.运用疲劳仿真的结果可以对厂家设计提供一定的指导与参照.随着计算技术以及计算机硬件水平的逐步提高，汽车关键零部件弹簧盘的设计水平从寿命定性设计到寿命定量设计已经成为可能.本文运用疲劳分析方法中的名义应力法，建立弹簧盘的有限元模型，基于ANSYS-Workbench平台，对弹簧盘进行静力学强度分析和疲劳寿命预测，获得弹簧盘应力集中及疲劳损伤发生的位置，均位于凸包区域，并验证弹簧盘是否满足设计的要求.1 弹簧盘力学建模1.1 承受载荷分析车辆减振器的结构简图如图1所示，减振器支撑着车身，起缓冲减震作用，下弹簧盘焊接于储油缸缸筒上，上弹簧盘与车架相连，随螺旋弹簧上端一同沿缸筒轴向运动，弹簧盘一直承受着螺旋弹簧的压力作用.无论车辆行驶还是静止，减振器都一直承受着车身的一定载荷，弹簧盘则一直承受着螺旋弹簧的压力作用，尤其在车辆运行时，弹簧盘更受到较大的不规则的载荷冲击作用.在进行弹簧盘疲劳实验时，常采用加载交变载荷进行分析.本文主要分析下弹簧盘的疲劳寿命，其承受着螺旋弹簧垂直方向交变载荷的作用.图1 减振器的结构简图1.2 几何模型建立本文所研究的车辆减振器弹簧盘为减振器厂所提供，其主要设计尺寸参数如表1所示.表1 弹簧盘主要参数名称厚度内孔直径弹簧中径边缘直径长与宽凸包高尺寸/mm 2 45 102 165 110 25根据弹簧盘的设计参数，在CAD软件Pro/E环境下运用旋转、边界混合等功能建立车辆减振器弹簧盘的三维几何模型，如图2所示，该模型是弹簧盘疲劳寿命仿真分析的基础模型.图2 弹簧盘三维几何模型1.3 有限元模型建立创建弹簧盘有限元模型一般有两种方法，一是直接在有限元软件ANSYS-Workbench平台中创建，主要用于建立一些结构简单的模型;二是对于类似弹簧盘等结构复杂的元件可从CAD模型中读入，这里采用三维CAD软件Pro/E建模，把弹簧盘模型保存为.x_t格式，从而可以直接导入Workbench中进行进一步分析.1.3.1 定义材料属性弹簧盘的材料为冷轧钢板2.0GB/T 708—88，在Workbench中选择相近属性的材料，材料性能在“Engineering Data”菜单下输入，选择结构钢(Structural Steel)，冷轧钢板弹性模量为2×1011 Pa，泊松比为0.3，屈服极限221 MPa，强度极限300 MPa，设置的材料信息如图3所示，输入材料的S－N曲线如图4所示.图3 材料属性设置1.3.2 网格划分图4 材料S－N曲线弹簧盘三维模型导入Workbench后，要进行网格划分.弹簧盘的网格划分是有限元分析前处理中的主要工作，网格质量对分析的结果有重要的影响，网格划分越细，结点越多，计算结果越精确，但网格加密到一定程度后，计算精度的提高程度就不大了，而且需要更长的计算时间.Workbench默认利用10节点的四面体单元和20节点的六面体单元划分实体，此处利用Workbench默认的单元精度自动划分网格.生成的节点个数为16 209个，单元个数为9 876个.划分完网格的弹簧盘有限元模型如图5所示.图5 有限元网格模型1.4 载荷和约束由于弹簧盘焊接于储油缸缸筒上，螺旋弹簧末端压紧弹簧盘.故在Workbench中，采用Fixed Support固定约束的方式约束弹簧盘内壁的全自由度.根据实验要求弹簧盘所承受的垂向载荷为交变载荷，大小范围为614～6 140 N，静力加载时取最大值6 140N，加载于弹簧盘的3/4圈螺旋面上，方向沿轴向垂直向下.如图6所示.1.5 静力学分析及结果静力分析主要得到弹簧盘的整体形变及等效应力云图，首先在Workbench中的“Solution”项中添加总变形“Total Deformation”及等效应力“Equivalent St ress”项，然后“Solve”求解，从而获得弹簧盘的整体形变及等效应力云图，分别如图7和图8所示.图6 载荷与约束位置图图7 总形变云图图8 等效应力云图由静力分析结果可知，弹簧盘最大形变发生边缘处，大小为0.12mm，满足设计要求.最大应力为132 Mp，在冷轧钢板的强度范围之内，满足设计要求，如图8所示，在弹簧盘中间位置的凸包区应力相对较大，产生了应力集中.2 弹簧盘疲劳寿命分析2.1 疲劳寿命分析流程有限元法分析弹簧盘的疲劳寿命分析流程，如图9所示.2.2 疲劳理论的选用图9 疲劳寿命分析流程图对车辆减振器进行疲劳寿命分析主要方法有名义应力法、局部应力应变法和应力应变场强度法等，其中名义应力法是最早形成的抗疲劳设计方法，它以材料或零件的S－N曲线为基础，对照试件或结构疲劳危险部位的应力集中系数和名义应力，结合疲劳损伤累积理论，校核疲劳强度或计算疲劳寿命.由于Workbench中提供了相关材料的S－N曲线，并且通过静力学计算已经获得应力及危险部位，故采用名义应力法进行弹簧盘疲劳分析.运用名义应力法对弹簧盘进行疲劳分析时，需要合适的疲劳累积损伤理论，其中Miner法则是最典型、最简单的线性累积损伤理论.从Miner法则出发，弹簧盘的疲劳破坏是由于螺旋弹簧不断施加的循环载荷作用而产生损伤并不断积累造成的，弹簧盘疲劳损伤累积达到破坏时吸收的净功W与疲劳载荷的历史无关，并且弹簧盘的疲劳损伤程度与其应力循环次数成正比.设弹簧盘在某级应力下达到破坏时的应力循环次数为N1，经ni次应力循环而疲劳损伤吸收的净功为W1.根据Miner 理论有则弹簧盘在第i个应力水平级别下对应经过Ni次应力循环时，弹簧盘疲劳损伤为:其中，ni为弹簧盘第i级应力水平下经过的应力循环次数;Ni为弹簧盘第i级应力水平下弹簧盘达到破坏时的应力循环次数.弹簧盘疲劳损伤准则为:其中，Di表示应力水平为S时弹簧盘材料的疲劳损伤，即当D＞1时，弹簧盘发生疲劳破坏.则其中，NT为弹簧盘发生疲劳破坏时的总循环次数.弹簧盘材料应力与寿命关系的S－N曲线用指数式表示为:其中，C与 m是与弹簧盘的结构和材料有关的常数.由以上各式可得弹簧盘发生疲劳破坏时的总循环次数为2.3 疲劳强度的影响因素弹簧盘材料冷轧钢板疲劳数据的试验都是由光滑试样得出的，所以弹簧盘的疲劳强度参数和其材料的疲劳强度参数有较大差别.影响弹簧盘疲劳强度的主要因素包括缺口效应、尺寸效应、表面加工方法和平均应力等.当弹簧盘材料冷轧钢板的S－N曲线的斜线部分用下式表示弹簧盘S－N曲线斜线部分的表达式为即将弹簧盘材料S－N曲线向下平移lg KD.其中，m和C为材料常数;KD为强度降低系数;KS为疲劳缺口系数;δ为尺寸系数;β为表面加工系数.平均应力对弹簧盘疲劳寿命有很大影响，需要进行修正，主要修正理论有Goodman、Gerber和Soderberg理论，其中Goodman曲线为Goodman理论计算结果偏于保守，在工程实际中最常用，符合弹簧盘疲劳分析的平均应力修正，故采用Goodman理论对弹簧盘平均应力进行修正.如图10所示.2.4 疲劳分析及结果在弹簧盘静力学分析的基础上对弹簧盘疲劳寿命进行进一步分析.在Workbench 中，添加疲劳工具“Fatigue Tool”，然后在“Fatigue Tool”中添加寿命“Life”、安全系数“Safety Factor”、损伤“Damage”及疲劳敏感系数“Fatigue Sensitivity”等项.图10 Goodman平均应力修正图图11 定幅循环载荷图其中载荷类型设置成“Fully Reversed”，如图11所示.弹簧盘损伤设计寿命大于138 000次.Workbench相关参数输入后，开始疲劳寿命计算，得到弹簧盘的寿命、损伤、安全系数和疲劳敏感性的相关结果.图12 安全系数云图Life(寿命)云图显示的是由于疲劳作用到弹簧盘失效的循环次数，其数值表示在弹簧盘载荷谱作用下所能循环的次数.弹簧盘材料S－N曲线上的最大寿命为lE6，所以无限寿命默认为IE6.如图13所示，弹簧盘寿命最大为1E6，大部分区域寿命均大于1.38E5，不会发生疲劳破坏，最小发生在弹簧盘凸包处，故凸包区域可能发生疲劳破坏.图13 寿命云图Damage(损伤)云图显示的是弹簧盘设计寿命与可用寿命的比值，损伤数值小于1时，不会产生疲劳破坏.如图14所示，弹簧盘损伤的数值最大为1.024，发生于凸包区域，可能出现疲劳损伤，其他大部分区域不会出现损伤.图14 损伤云图Safety Factor(安全系数)云图显示的是弹簧盘所用材料的失效应力与设计应力的比值.如图12所示，最小的安全系数为0.82，小于规定的1.1，发生于凸包区域，可能出现不安全，其他大部分区域均大于1.1，属于安全设计.图15为疲劳敏感曲线图，显示出了弹簧盘的寿命、损伤或安全系数在临界区域随载荷的变化情况.图15 疲劳敏感曲线图3 结论基于ANSYS-Workbench平台，运用有限元方法对车辆减振器进行静力学分析，获得了弹簧盘形变、所受应力大小及位置，也得到了弹簧盘应力集中发生的位置，位于弹簧盘凸包区域.同时，对弹簧盘进行疲劳寿命分析，获得了弹簧盘安全寿命、损伤及疲劳敏感曲线等结果，得出了弹簧盘寿命大小及损伤发生的位置，位于弹簧盘凸包区域，从而获得了弹簧盘应力集中与疲劳损伤均发生于凸包区域的结论.弹簧盘疲劳寿命及损伤仿真验证了其疲劳寿命符合设计要求，为厂家进一步改进设计提供依据和参考，对弹簧盘的后续改进设计具有重要的指导意义.弹簧盘疲劳仿真的结果与实际损伤状况基本一致，说明弹簧盘仿真计算能够比较准确地预测疲劳损伤部位，从而有助于提高产品设计效率，降低研发成本、缩短研发周期.参考文献:［1］姚卫星.结构疲劳寿命分析［M］.北京:国防工业出版社，2003:5－25，75－91［2］蒲广益.ANSYSWorkbench 12基础教程与实例详解［M］.北京:中国水利水电出版社，2010:65－88［3］贺李平，王国丽，刘建勇，等.汽车减振器弹簧下座的疲劳仿真分析及结构优化［J］.北京理工大学学报，2011，31(1):34 －37［4］王碧石，孙黎，王春秀.风力发电机齿轮箱扭力轴的疲劳分析［J］.机械设计与制造，2009(9):155－157［5］田杨.基于ANSYSWorkbench汽车轮毂的弯曲疲劳分析［J］.科学与财富，2011(4):271－272［6］李婷，苗运江.基于Workbench的钢丝绳疲劳寿命分析［J］.煤矿机械，2011，32(5):53 －55［7］吉军，张辉，张宣妮，等.铝合金车轮动态径向疲劳试验仿真分析与寿命预测［J］.咸阳师范学院学报，2011，26(2):23 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汽车减震器弹簧下座的疲劳仿真分析及结构优化
荷的 静 态 应 力 结 果．输 入 图 ３ 所 示 的 载 荷－时 间 历 程，并考虑 平 均 应 力 修 正 和 Ｎｅｕｂｅｒ弹 塑 性 修 正 方 法；再基于弹簧 下 座 对 应 材 料 的 应 变－寿 命 曲 线 （图 ４，由 ｎＳｏｆｔ材 料 库 给 出）和 Ｍｉｎｅｒ准 则 计 算 弹 簧 下 座 的 疲 劳 寿 命 （Ｎ）．
３４
北京理工大学学报
第 ３１ 卷
时刻的应力状态可以通过线性叠加各个不同静态载
荷的响应来模 拟．因 此，这 种 计 算 要 求 定 义 １ 组 静
态载荷，然后使用与 之 对 应 的 实 测 或 分 析 得 到 的 载
荷 谱 ，按 下 式 进 行 弹 性 应 力 应 变 响 应 计 算 ：
ｍ
∑ σｉｊ，ｅ（ｔ）＝ ｋ＝１Ｐｋ（ｔ）σＦｉｊ，ｅｋ，ｋ ．
零部件的设计水平从寿命定性设计到寿命定量设计 已经成为可能．
作者 依 据 准 静 态 有 限 元 疲 劳 分 析 方 法，建 立 了 弹簧下座的有限元 模 型，对 其 进 行 了 疲 劳 寿 命 预 测 和结构优化，通过疲 劳 台 架 试 验 和 裂 纹 断 口 分 析 验 证了仿 真 分 析 结 果 和 有 限 元 疲 劳 分 析 方 法 的 有 效性．
汽车 支 柱 式 减 震 器 将 减 震 器 和 弹 簧 集 成 在 一 起，用 于 承 担 发 动 机、车 身、底 盘、货 物 和 乘 客 的 重 量 ，同 时 缓 和 并 衰 减 汽 车 行 驶 过 程 中 由 于 车 速 、路 面 激 励 造 成 的 冲 击 振 动 ．弹 簧 下 座 作 为 支 柱 式 减 震 器 的重要承载零件，其 可 靠 性 不 仅 关 系 到 汽 车 行 驶 平 顺 性 ，还 关 系 到 行 驶 安 全 性 ．
2自由度的弹簧减震器模型时域分析与频域分析
2自由度的弹簧减震器模型时域分析与频域分析摘要：基于ADAMS的参数化建模在工程中应用极为广泛，汽车的车辆和车身振动即可看为是一个两自由度的弹簧减震器模型。
本文通过对该模型的简化和建立，分析其在低频范围内的时域和频域振动响应。
能促进深入理解汽车的平顺性，减小汽车的振动。
关键词：2自由度弹簧减震器模型；参数化；时域分析；频域分析引言ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。
ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。
ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。
另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。
1．基础知识时域分析是指控制系统在一定的输入下，根据输入量的时域表达式，分析系统的稳定性、瞬态和稳态性能。
在时域范围内，典型的处理方法如下：1.以一个固定频率的激振力施加在系统上，使系统产生振动。
2.当系统在给定频率的激振力下达到稳态响应时，以系统最大和最小振动响应幅频的平均值来计算系统的稳态响应。
这就能使我们得到系统在给定频率下的稳态响应。
3.以另外一个不同的激振频率重复上述步骤。
频域------自变量是频率，即横轴是频率，纵轴是该频率的幅度，它描述了频率结构及频率与该频率信号幅度之间的关系。
而在频域范围内，处理方法如下：1.定义一个或多个输入通道和执行器使系统产生振动。
2.定义输出通道测量系统的响应。
3.在一个单一的测试分析中对系统进行大范围频率的受迫激振。
本文中，将使用以下方法来验证方案的正确性。
汽车底盘弹簧座减振器质量监控方法
汽车底盘弹簧座减振器质量监控方法
陈乘浪
【期刊名称】《时代汽车》
【年(卷),期】2022()19
【摘要】底盘弹簧座减振器作为汽车的重要组成部件,能够有效地降低行驶过程中汽车受到的冲击力,其质量监控方法至关重要。
因此,提出了汽车底盘弹簧座减振器质量监控方法设计。
通过研究减振器的产品特性以及性能影响因素,设计出具体的检测质量监控方法。
首先,借助ANSYS软件的耦合作用,检测减振器的特性参数;基于检测结果,评估与监控汽车底盘弹簧座减振器的稳定性。
通过实验证明,此种质量监控方法的复原阻尼力误差率较低,整体的检测质量结果准确度较高。
【总页数】3页(P145-147)
【作者】陈乘浪
【作者单位】中国汽车工程研究院股份有限公司浙江分公司
【正文语种】中文
【中图分类】U46
【相关文献】
1.广义质量弹簧减振器动力学特性研究
2.汽车动力传动系双质量飞轮-径向弹簧型扭振减振器弹性特性设计方法
3.某乘用车减振器弹簧座失效分析及结构优化
4.某乘用车减振器弹簧座失效分析及结构优化
5.针对减振器弹簧座的轻量化优化设计与研究
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汽车少片变截面板簧的疲劳寿命仿真设计
汽车少片变截面板簧的疲劳寿命仿真设计
朱剑宝;陈建宏;林平
【期刊名称】《重庆理工大学学报》
【年(卷),期】2011(000)004
【摘要】利用基于非线性有限元仿真分析的疲劳设计方法，对少片变截面板簧进行了疲劳寿命试验仿真分析，确定出板簧的疲劳破坏发生区域，然后基于材料的S-N曲线，利用ANSYS疲劳分析模块进行板簧的疲劳寿命设计计算。
该疲劳寿命分析方法可以较准确地得出板簧产品的疲劳寿命，节约了疲劳试验成本。
【总页数】5页(P18-22)
【作者】朱剑宝;陈建宏;林平
【作者单位】福建交通职业技术学院汽车运用及工程机械系,福州350007
【正文语种】中文
【中图分类】U463
【相关文献】
1.汽车少片变截面板簧的疲劳寿命仿真设计
2.FAS3550少片变截面板簧钢的研制
3.FAS3550少片变截面板簧钢的研制
4.少片变截面板簧有限元分析方法研究
5.面向对象的少片变截面板簧优化设计
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弹簧疲劳试验机使用经验小结
弹簧疲劳试验机使用经验小结
冯华建
【期刊名称】《弹簧工程》
【年(卷),期】2002(000)001
【摘要】ZSS－041B型弹簧疲劳试验是目前弹簧行业中使用较多的疲劳试验机。
现将在使用中积累的一些经验，进行了小结，欲起一个抛砖引玉的作用。
【总页数】3页(P19-21)
【作者】冯华建
【作者单位】杭州弹簧有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TH871.3
【相关文献】
1.弹簧疲劳试验机加载机构动力学分析 [J], 任梦鸿;侯绍信;权淑萍;杨淑会
2.圆柱螺旋弹簧疲劳试验机的设计与实现 [J], 许安鹏
3.利用TPG—2000型弹簧疲劳试验机进行拉簧疲劳试验 [J], 冯华建
4.伺服电动缸加载的弹簧疲劳试验机 [J], 任梦鸿;侯绍信;权淑萍;杨淑会
5.弹簧疲劳试验机单空间与双空间布置试样的动力学分析 [J], 任梦鸿; 秦德霖因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第２期（总第１７７期）２０１３年４月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．２Ａｐｒ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１３）０２－０００４－０３櫜汽车减震器弹簧盘疲劳仿真分析陈芳芳１，杜艳平２（１．太原科技大学机械工程学院，山西 太原 ０３００２４；２．北京印刷学院，北京 １０２６００）摘要：基于有限元疲劳分析方法提取弹簧盘力学模型，建立了弹簧盘的有限元模型。
针对某种型号轿车的悬架采用Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ软件对弹簧盘进行应力计算，并对其进行了疲劳寿命预测。
利用Ｓ－Ｎ曲线和Ｇｏｏｄｍａｎ修正理论分析随机载荷状况下弹簧盘的疲劳寿命，并对弹簧盘薄弱部位进行了结构优化设计。
关键词：弹簧盘；疲劳分析；有限元分析；仿真中图分类号：Ｕ４６３．２１３∶ＴＰ３９１．９ 文献标识码：櫜Ａ国家自然科学基金资助项目（５１１７５０２８）；北京市属高等学校人才强教计划资助项目（２０１１０６１２５）；北京市优秀人才培养资助项目（２０１０Ｄ００５０１７０００００７）收稿日期：２０１２－０４－２０；修回日期：２０１２－１０－２８作者简介：陈芳芳（１９８５－），女，山东德州人，在读硕士研究生，研究方向：车辆动态特性及仿真。
０ 引言汽车在道路行驶时会受到各种交变载荷的作用，交变载荷一般低于零件材料的拉伸强度极限，在载荷的反复作用下零部件会有裂纹萌生和扩展并导致突然断裂，这种现象就是疲劳破坏。
弹簧盘作为重要的承载零件，其可靠性不仅与汽车行驶的平顺性和汽车操纵的稳定性有关，还关系到汽车行驶的安全性问题。
本文结合工程实例通过对前悬架系统力学建模，采用Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ软件对弹簧盘进行应力计算，并利用Ｓ－Ｎ曲线和Ｇｏｏｄｍａｎ修正理论分析不同载荷状况下弹簧盘疲劳寿命，对弹簧盘进行疲劳寿命预测和结构优化，并通过疲劳台架试验验证了其有效性。
１ 有限元和疲劳分析理论Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ是ＡＮＳＹＳ公司提出的协同仿真环境，用于解决企业产品研发过程中ＣＡＥ软件的异构问题，它提供了一个加载和管理ＡＰＩ的基本框架。
１．１ 疲劳分析方法当材料或结构受到多次重复变化的载荷作用会产生破坏现象，称为疲劳破坏，其承受起破坏作用的循环载荷的循环次数或时间被称为疲劳寿命。
疲劳寿命分析是指确定疲劳寿命的方法。
根据载荷类型的不同，疲劳分析方法可分为静态疲劳分析、瞬态疲劳分析和动态疲劳分析。
通常当结构的一阶固有频率大于３倍载荷频率时，可采用静态疲劳分析方法；若是结构固有频率与载荷频率接近则适用动态疲劳分析方法；在对随机载荷作用下的零件进行疲劳分析时应采用瞬态疲劳分析方法。
１．２ 名义应力寿命法常用的计算疲劳寿命的方法有名义应力寿命法、裂纹扩展计算法和局部应变寿命法。
其中，名义应力寿命法又被称为Ｓ－Ｎ法，其设计思路为：把材料Ｓ－Ｎ曲线作为出发点，考虑各种系数的影响，并根据曲线进行抗疲劳设计。
其流程如图１所示。
图１ 名义应力寿命法流程图２ 减震器弹簧盘分析实例应用ＡＤＡＭＳ动力学仿真软件，通过从系统载荷谱求得结构动力响应的时间历程，利用有限元法计算出各危险部位的应力，并结合材料的基本疲劳性能数据进行结构寿命的估算。
多体有限元疲劳分析流程见图２。
根据悬架中各零部件之间的相对运动关系，建立四分之一悬架系统动力学模型。
利用ＡＤＡＭＳ路面谱模生成程序生成一组随机路面数据并导入，采用ＡＫＩＳＰＬ的样条函数将生成的路谱随机序列作为驱动激励源。
系统动力学模型如图３所示。
图２ 多体有限元疲劳分析流程图图３ 四分之一悬架系统动力学模型弹簧盘材料为冷轧钢板２．０－ＧＢ／Ｔ７０８－８８，材料选择结构钢（Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｓｔｅｅｌ），冷轧钢板弹性模量为２×１０１１ Ｐａ，泊松比为０．３，屈服极限为２２１ＭＰａ，强度极限为３００ＭＰａ。
考虑平均应力对疲劳寿命的影响，选择Ｇｏｏｄｍａｎ理论对平均应力进行修正，结合等效应力云图和疲劳寿命图可知，弹簧盘应力集中与疲劳损伤均发生于凸包区域。
３ 弹簧盘结构优化设计针对分析的结果，需要进行弹簧盘结构优化设计，主要针对弹簧盘凸包进行优化，优化方案可以针对弹簧盘整体进行，例如增加弹簧盘的厚度，改用强度更大的弹簧盘钢板材料等，也可以从弹簧盘结构出发，重新设计凸包区域的形状。
３．１ 厚度或材料的改变增加弹簧盘的厚度或更换强度更高的弹簧盘钢板材料均可以达到设计要求，如把弹簧盘的厚度增加为ｔ＝３ｍｍ，进行疲劳仿真分析的结果如图４所示。
３．２ 结构改变由静强度和疲劳仿真分析可知，需降低凸包区域的应力水平。
因此，将凸包区域扩大，同时使凸包区域面与弹簧接触区域面的相对落差变小，以使结构过渡更加圆滑（如图５所示），这样可以有效减小应力集中，增大弹簧盘的疲劳寿命。
用Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ对其进行疲劳仿真分析，结果如图６所示。
由仿真分析结果可知，满足设计要求。
４ 弹簧盘疲劳试验分析为了验证疲劳仿真分析结果的正确性，分别对原弹簧盘和凸包结构优化后的弹簧盘进行疲劳寿命试验。
图４ 厚度ｔ＝３ｍｍ弹簧盘的寿命云图图５ 凸包结构优化图图６ 凸包优化后弹簧盘的寿命云图４．１ 试验条件进行弹簧盘疲劳寿命试验，所用的试验设备为电液伺服动静万能试验机，试验样件个数为５个，试验要求的垂向加载力为６１４Ｎ～６ １４０Ｎ，加载频率为２Ｈｚ，目标为当加载６ １４０Ｎ时，疲劳寿命达到１３８ ０００次。
４．２ 试验结果分析分别对５个结构优化前、后弹簧盘样件进行疲劳试验，结构优化前弹簧盘寿命分别为１１．５万次、１０．２万次、１２．８万次、１１．７万次和１２．２万次；结构优化后的弹簧盘寿命分别为１８．５万次、１９．３万次、１８．８万次、１７．５万次和１９．１万次。
弹簧盘样件试验结果表明：优化前弹簧盘疲劳损伤发生于凸包区域，与疲劳仿真分析结果一致；优化后的弹簧盘疲劳寿命满足设计要求，在使用期限内不会发生疲劳损伤。
５ 结语本文介绍了结构疲劳分析和寿命预测的基本方·５· ２０１３年第２期 陈芳芳，等：汽车减震器弹簧盘疲劳仿真分析法，针对某一轿车减震器弹簧盘进行分析，通过强度分析，确定了弹簧盘薄弱环节。
在悬架动力学仿真分析的基础上，运用Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ对减振器弹簧盘在随机载荷下的强度和疲劳寿命进行分析，结果发现弹簧盘应力集中与疲劳损伤均发生于凸包区域，与疲劳试验结果吻合，从而验证了有限元疲劳仿真分析的可行性。
参考文献：［１］ 刘延庆，程晓鸣，张建武．车辆滑柱式减振器活塞杆侧向力分析及应力测量［Ｊ］．上海交通大学学报，２００２，３６（９）：１２４０－１２４４．［２］ 贺李平，王国丽．汽车减震器弹簧下支座的疲劳仿真分析及结构优化［Ｊ］．北京理工大学学报，２０１１，３１（１）：３３－３７．［３］ 陈福玉，朱如鹏，王宇波，等．基于Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的铆接连接件疲劳寿命的仿真分析［Ｊ］．信息技术，２０１１，４０（４）：１１２－１１５．［４］ 浦广益．ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ １２基础教程与实例详解［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２０１０．［５］ 陈栋华，靳晓雄．轿车底盘零部件耐久性虚拟试验方法研究［Ｊ］．汽车工程．２００７，２９（１１）：９９８－１００１．［６］ 王国军，闫清东，孟宪峰，等．汽车减震器支座疲劳开裂原因分析［Ｊ］．农业装备与车辆工程，２００６（５）：２３－２５．［７］ 李文斌，喻凡，胡文伟．轿车后减振器上支座优化结构的疲劳寿命［Ｊ］．上海交通大学学报，２００７，４１（２）：２８４－２８８．［８］ 王忠，张开林，魏朔．机车减振器座焊缝疲劳的热点应力分析［Ｊ］．内燃机车，２００６（８）：１２－１４，２１．［９］ 张林波，柳杨，黄鹏程．有限元疲劳分析法在汽车工程中的应用［Ｊ］．计算机辅助工程，２００６（１５）：４－５．［１０］ 杨建伟，刘海波，孙守光，等．基于电液比例阀减振器半主动悬架系统的研究［Ｊ］．太原科技大学学报，２０１０，３１（３）：２１３－２１７．［１１］ Ｙａｇｈｉ Ａｎａｓ，Ｂｅｃｋｅｒ Ａｄｉｂ．Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｔ ｒｅｖｉｅｗ－ｗｅｌｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ［Ｍ］．［ｓ．ｌ．］：ＮＡＦＥＭＳ，２００５：１－２７．Ｆａｔｉｇｕｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｓｐｒｉｎｇ Ｐｌａｔｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ＡｂｓｏｒｂｅｒＣＨＥＮ Ｆａｎｇ－ｆａｎｇ１，ＤＵ Ｙａｎ－ｐｉｎｇ２（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００２４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＧｒａｐｈｉｃＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２６００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｒｉｎｇ－ｓｅａｔ ｏｆ ａｎ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ａｂｓｏｒｂｅｒ ｗａｓ ｓｅｔ ｕｐ．Ｔｈｅ Ｗｏｒｋ－ｂｅｎｃｈ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｒｉｎｇ ｐｌａｔｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｒｉｎｇ ｐｌａｔｅ ｗａｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ．Ｂｙ Ｓ－Ｎｃｕｒｖｅ ａｎｄ Ｇｏｏｄｍａｎ ｒｅｖｉｓｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｒｉｎｇ ｐｌａｔｅ ｕｎｄｅｒ ｒａｎｄｏｍ ｌｏａｄｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｒｉｎｇ ｐｌａｔｅ ｗａｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｐｒｉｎｇ ｐｌａｔｅ；ｆａｔｉｇｕｅ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ；櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ（上接第３页）础上，提出的多个齿廓控制放样生成齿廓的方法，与其它两种方法相比，利用计算机循环可绘制出更精确的轮齿模型，为渐开线斜齿轮的精确分析提供了保证。
参考文献：［１］ 王战中，王义文，韩彦军，等．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ二次开发在渐开线齿轮三维造型中的应用［Ｊ］．机械工程师，２００５（６）：１０１－１０３．［２］ 王文波，涂海宁，熊君星．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ２００８二次开发基础与实例（ＶＣ＋＋）［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００９．［３］ 孙恒，陈作模．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００６．［４］ 江洪，魏峥，王涛威．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ二次开发实例解析［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４．［５］ 孙鑫，余安萍．ＶＣ＋＋深入详解［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００６．Ａ Ｎｅｗ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｈｅｌｉｃａｌ ＧｅａｒＴｏｏｔｈ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓＱＩＡＯ Ｗｅｉ，ＤＩＮＧ Ｗｅｉ－ｐｉｎｇ，ＹＡＮＧ Ｍｉｎｇ－ｌｉａｎｇ，ＤＩＮＧ Ｗｅｉ，ＣＨＥＮ Ｌｉａｎｇ（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ ｏｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｏｗｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｒａｗｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｅｔｈ ｏｆ ｇｅａｒ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎ ｉｎｖｏｌｕｔｅ ｈｅｌｉｃａｌ ｇｅａｒｓ’ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅ ３ＤＣＡＤ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａ ｈｅｌｉｃａｌｇｅａｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ ｉｓ ｄｒａｗｎ ｂｙ ｔｏｏｔｈ ｐｒｏｆｉｌｅ ｌｏｆｔｉｎｇ ｏｒ ｓｃａｎｎｉｎｇ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｈｅｌｉｘ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ，ａ ｎｅｗｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｙｃｌｅ ｉｓ ｇｉｖｅｎ．Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｄｒａｗｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｅｔｈ ｂｙ ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｍａｋｅｓ ｔｈｅｍｏｄｅｌ ｍｏｒｅ ｐｒｅｃｉｓｅ，ａｎｄ ｉｔ ｈａｓ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｖａｌｕｅ ｉｎ ｇｅａｒ ｄｅｓｉｇｎ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｅｌｉｃａｌ ｇｅａｒ；ｈｅｌｉｃａｌ ｌｉｎｅ；ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ；ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｄｅｓｉｇｎ·６·机械工程与自动化 ２０１３年第２期 。