弹簧有限元分析
1.2弹簧系统有限元分析
4.单元水平上，若已知单元的节点位移，可 由刚度方程求出所有单元节点力分量。若已 知节点力，单元节点位移不能确定，单元可 做刚体运动，这也是单元刚度矩阵奇异性的 物理解释。（无可逆矩阵）
整体分析
由前面得到的弹簧单元的刚度方程公式，分别写出2个 弹簧单元的特性方程如下： （注：右端节点 力分量的下标为 单元节点的局部 编号，上标是单 元编号）
单元刚度矩阵中某列的各元素代表列序号对应节点有单位位移其它节点位移为零时单元各节点上的节点力
弹簧系统
？
单元分析
考虑弹簧单元在系统中变形平衡时的条件： 力平衡条件和弹簧物理特性，得到下列方程
单元分析
弹簧单元的刚度方程： 反映了单元的力学特 性，即节点力~节点位 移之间的关系
f 称为单元节点力列阵 k 称为单元节点位移列阵 d 称为单元刚度阵
2）扩大后的单元刚度方程采用整体节点位移列阵。
3）扩大后的方程中矩阵元素按对应的整体节点序号排列！
将上述两个方程叠加，得到：
本质是系统中所有节点的力平衡关系，其左边是由节 点位移表示的系统节点力，右边是节点所受外载荷。 不难发现，系统总刚度矩阵可以直接由单元刚度矩阵 扩大后叠加而得到。
系统平衡方程求解
整体分析
系统处于平衡时，考虑节点（1，2，3节点）的平衡条件：
将单元特性受力带入左式：
整体分析
系统节点平衡方程，该方程建立了离散系统的外 载荷与节点位移之间的关系，是求解节点位移的 控制方程。
整体刚度矩阵性质： 由单元刚度方程叠加导出，将单元1，2的刚度方程扩大到 系统规模
注意：
1）对单元刚度方程扩大规模并不改变其表达的力学关系。
则节点平衡方程化为：
将该方程展开为两部分。第2，3个方程变化为：
橡胶弹簧有限元分析方法研究
橡胶弹簧有限元分析方法研究橡胶弹簧是一种由橡胶弹性体制成的传统型弹簧，广泛应用于补偿系统、模拟系统、消声系统、减振系统等机械系统中，是一种技术性和经济性相结合的轴承元件，其中的弹性变形能起着重要作用。
有限元分析是一种现代的计算机分析技术，可以模拟物理系统中复杂问题。
有限元分析可以有效地解决橡胶弹簧的力学性能，但是，橡胶弹簧的尺寸是多变的，而有限元分析需考虑到橡胶弹簧因材料和尺寸变化而引起的应力应变不确定性，这是有限元分析技术面临的挑战。
因此，有必要对橡胶弹簧的力学行为进行有限元分析以确定材料性能和尺寸影响，研究不同的材料参数以及不同的尺寸参数对橡胶弹簧性能的影响，以期获得良好的性能和可靠性，为现代机械系统的设计提供有效的参数分析。
首先，有限元分析需要建立一个有效的数学模型，以描述橡胶弹簧的力学特性。
建模时，需要充分考虑在不同尺寸变化以及不同的材料参数下的影响，如橡胶的硬度、松紧度等，以及在承载荷重下的应力应变变化。
考虑到橡胶弹簧的非线性特性，需要将橡胶弹簧的应力应变关系式描述为一个非线性模型，以准确反映橡胶弹簧的弹性变形能力。
其次，有限元分析需要建立一个有效的方程组，以涵盖不同材料参数和尺寸参数的影响，以及材料与环境变化。
在模型建立之前，需要确定有限元分析所需的各参数，包括材料参数、尺寸参数、环境变量、荷载及其变化等。
建立有限元分析方程组后，再进行数值求解，以得到详细的有限元结果，并分析橡胶弹簧的力学行为，如应力应变关系、延伸率等。
最后，基于有限元分析结果，进行有关参数的分析，如材料参数、尺寸参数及其变化的影响等，以及环境变化的影响等。
通过模拟分析，结合弹簧实际应用情况，得出最佳的设计参数。
通过以上研究，可以有效地了解橡胶弹簧的力学行为，并为现代机械系统的设计和应用提供全面的参考依据。
未来，有限元技术将成为研究橡胶弹簧的关键技术，为实际应用提供有效的参考参数。
综上所述，通过建立一个有效的数学模型、建立一个有效的方程组和对参数进行分析，可以有效地利用有限元分析方法研究橡胶弹簧的力学行为，以期取得良好的性能和可靠性，为现代机械系统的设计提供有效的参数分析参考。
橡胶弹簧有限元分析方法研究
橡胶弹簧有限元分析方法研究摘要：本文旨在探讨橡胶弹簧有限元分析方法的特点、优势和应用。
首先，本文阐述基本有限元理论，并运用有限元方法对橡胶弹簧的物理性能进行分析。
其次，文章将针对橡胶弹簧的弹性、摩擦、塑性、抗疲劳等物理性能进行分析，并给出相应的分析方法。
最后，本文还综述了有限元方法在橡胶弹簧分析过程中的重要应用意义。
关键词：橡胶弹簧；有限元分析；弹性；摩擦；塑性；抗疲劳中文文章：橡胶弹簧有限元分析方法研究摘要本文旨在探讨橡胶弹簧有限元分析方法的特点、优势和应用。
首先，本文阐述基本有限元理论，并运用有限元方法对橡胶弹簧的物理性能进行分析。
其次，文章将针对橡胶弹簧的弹性、摩擦、塑性、抗疲劳等物理性能进行分析，并给出相应的分析方法。
最后，本文还综述了有限元方法在橡胶弹簧分析过程中的重要应用意义。
一、本有限元理论介绍有限元分析是一种求解在计算机环境中复杂工程结构问题的计算方法。
其基本概念是将复杂的结构分解成有限个基本的、相对简单的元素，并利用适当的数学工具和计算机进行分析。
二、橡胶弹簧有限元分析方法研究（1）分析橡胶弹簧的弹性特性橡胶弹簧的弹性和弹性系数是该弹簧的主要特性之一，从而影响该弹簧的性能。
在使用有限元分析方法分析橡胶弹簧的弹性特性时，应完善弹簧的有限元模型，确定细节的物理参数，模拟合理的弹簧材料。
然后，利用有限元方法对橡胶弹簧进行分析，以确定其弹性特性的变化。
（2）分析橡胶弹簧的摩擦特性橡胶弹簧的摩擦特性与其弹性特性有关，和环境温度相关性强。
使用有限元分析方法来分析橡胶弹簧的摩擦特性，首先应完善有限元模型，然后以恒温方式进行模拟分析，在给定温度范围内，根据载荷和变形获得摩擦系数。
（3）分析橡胶弹簧的塑性特性橡胶弹簧的塑性特性在工程中可能会受到较大的变形，这将影响其实际应用。
使用有限元分析方法来分析橡胶弹簧的塑性特性时，首先应完善有限元模型，然后以恒载荷和恒变形方式进行模拟分析，根据载荷和变形获得塑性模量。
钢板弹簧刚度特性的有限元分析
钢板弹簧刚度特性的有限元分析newmaker1 前言钢板弹簧是汽车中广泛应用的弹性元件，刚度是其重要的物理参量。
因此，在产品试制出来之前，如何更准确的计算其实际刚度就成为大家共同关心的问题。
传统的计算方法，如“共同曲率法”和“集中载荷法”等均存在一定的局限性，在计算中往往需要加入经验修正系数来调整计算结果。
随着计算机的发展，有限元法因其精度高、收敛性好、使用方便等优点逐渐被应用到板簧的设计中。
邹海荣等应用有限元法分析了某渐变刚度钢板弹簧的异常断裂问题，提出了避免此种断裂的改进措施。
胡玉梅等针对某汽车后悬架的钢板弹簧应用Ansys 软件分析了其静态强度特性，给出了钢板弹簧在不同载荷作用下的应力分布，计算结果与试验符合的较好。
谷安涛则讨论了应用有限元法设计钢板弹簧的一般流程，给出了设计的示例。
有限元法的最大优点之一就是可以仿真设计对象的实际工作状态，因而可以部分代替试验，指导精确设计。
汽车钢板弹簧存在非线性和迟滞特性。
应用有限元法进行分析时需要考虑大变形及接触，即需要同时考虑几何非线性和状态非线性，这将使得计算不容易收敛，因而需要较高的求解技巧及分析策略。
本文采用Nastran的非线性分析模块分析了某钢板弹簧的刚度特性，讨论了摩擦对其性能的影响，其分析流程及结果可以为同类型产品的设计提供参考。
2 钢板弹簧刚度的计算方法传统的计算方法有“共同曲率法”和“集中载荷法”。
此外，国内学者郭孔辉针对共同曲率法中存在的固有缺陷，提出了一种称为主片分析法的计算方法，田光宇等则针对集中载荷法的固有缺陷，提出了改进的集中载荷法。
这些方法的出发点都是把板簧各片看成是等截面的悬臂梁，不考虑板簧各片之间的摩擦和板簧变形过程中的大变形特性，采用经典梁公式计算第1叶片的端点挠度，进而求得板簧的刚度。
2.1共同曲率法共同曲率法由前苏联的帕尔希洛夫斯基提出，其基本假设为板簧受载后各叶片在任一截面上都有相同的曲率，即把整个板簧看成是一变截面梁，由此推出对称板簧的刚度计算公式如下：2.2集中载荷法集中载荷法的基本假设为板簧各叶片仅在端部相互接触，即假定第i片与第i-1片之间仅有端部的一个接触点，接触力为Pi，并且在接触点处两相邻叶片的挠度相等。
汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试
汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试目前，全球的能源紧急、环境污染等问题，迫使人们想方设法来实现车辆的轻质化以削减油耗、爱护环境。
钢板弹簧作为汽车悬架系统的一部分，其在车体自重中所占比例约为1/15~1/10，假如使用复合材料，其质量可减轻60%~70%。
此外，复合材料的模量小、比重轻、比强度高、抗疲惫性能好，可提高驾驶的舒适性、稳定性及耐用性。
于1981年利用缠绕技术胜利制备出了玻纤复合材料板弹簧;英国GKN公司生产的复合材料板弹簧也已胜利实现了产业化;德、日、法等国也都对复合材料板弹簧开展了大量的基础性讨论工作。
目前，我国还没有关于汽车复合材料板弹簧产业化的相关报道，关于汽车复合材料板弹簧的讨论还处于初步的探究与试验阶段。
如，郭红等人讨论了钢板簧片中夹芯复合材料后组成的板弹簧的结构性能;赵洪斌等人从原材料、成型工艺等方面对复合材料板弹簧的制作进行了介绍。
现有讨论针对所设计的某型汽车复合材料板弹簧，利用ABAQUS有限元软件对其在预设静载工况下的应力状态进行了分析，计算了其刚度系数和最大承载力;同时，针对制备出的复合材料板弹簧样品进行了试验测试，得到了其实测的静态刚度和最大承载力。
通过对比发觉，有限元计算结果与试验测试结果吻合较好，该复合材料板弹簧的主要性能指标达到了设计要求。
针对设计的某型汽车复合材料板弹簧进行了有限元分析，得到了其在预设载荷工况下的应力状态，对比复合材料的压缩强度值得到其平安系数为3.4;计算得到复合材料板弹簧的刚度系数为157.2N/mm，其最大承载力为35kN。
同时，对采纳模压工艺制备出的复合材料板弹簧样品进行了静态刚度和最大承载力试验测试，其值分别为154.46N/mm和34566N，与有限元计算的结果相比，其偏差分别为1.7%和1.8%，可知理论计算与试验结果吻合较好，表明该复合材料板弹簧的主要性能达到设计要求。
该复合材料板弹簧的质量为5.792kg，与钢板弹簧质量(16kg)相比减重达63%以上，可实现车辆的轻质化。
基于ANSYS的多股螺旋弹簧有限元分析
基于ANSYS的多股螺旋弹簧有限元分析多股螺旋弹簧是一种常见的弹性元件，广泛应用于机械、汽车、电器等领域中。
以ANSYS为工具，对多股螺旋弹簧进行有限元分析，可以对其设计及优化提供有效的参考与支持。
首先，构建多股螺旋弹簧的三维有限元模型。
根据弹簧的几何参数、材料力学参数和工作条件等信息，选用ANSYS的建模工具进行三维建模，并设定合适的边界条件和荷载条件。
在建立有限元模型时，要注意弹簧的真实形态和装载方式，并合理划分网格，以保证有限元模型的准确性和稳定性。
然后，进行多股螺旋弹簧的静态力学分析。
根据弹簧的工作条件和载荷情况，分别对弹簧的应力、位移、变形等静态特性进行分析和计算。
在分析时，可以通过改变弹簧的材料和结构参数，对其静态特性进行改善和优化。
比如，可以选用高强度材料或改变弹簧的钢丝直径、扭簧半径等参数，以提高弹簧的抗压性能和疲劳寿命等特性。
最后，进行多股螺旋弹簧的动态力学分析。
根据弹簧的工作状态和作用频率，分别对其自由振动频率、谐振响应、阻尼特性等动态特性进行分析和计算。
在分析中，需要考虑弹簧的非线性特性和各种干扰因素，以保证分析结果的准确性和可靠性。
综上所述，基于ANSYS的多股螺旋弹簧有限元分析，可以全面有效地评估和优化弹簧的静态和动态力学特性，提高其设计和制造质量，为实际工程应用提供有力的支持。
多股螺旋弹簧的有限元分析需要考虑的数据包括弹簧的几何参数、材料力学参数、荷载条件和边界条件等。
几何参数包括螺线圈数、螺旋角、弹簧直径、钢丝直径、螺旋圈高、扭簧半径等。
这些参数直接影响弹簧的力学特性和寿命，对其性能评估和优化具有重要影响。
比如，增加螺线圈数会使弹簧更柔软，但增大直径会使其更硬；增加钢丝直径会增加强度，但也会增加质量和成本。
材料力学参数包括弹簧的材料密度、弹簧系数和屈服强度等。
这些参数反映了弹簧材料的特性，直接影响弹簧的抗拉、抗压能力和疲劳寿命等。
比如，增加屈服强度会使弹簧更耐用，但也会增加制造成本。
钢板弹簧迟滞特性的有限元分析
2003003钢板弹簧迟滞特性的有限元分析丁能根马建军(北京航空航天大学,北京 100083)(安凯汽车股份有限公司,合肥 230051) [摘要] 利用ANSYS 有限元软件提供的面-面接触单元,分析了钢板弹簧的迟滞特性,叶片间的正压力和摩擦力用这些接触单元的节点力来代替;给出了加载和卸载过程的载荷-变形特性图;并结合实例分析了不同摩擦系数对钢板弹簧迟滞特性和阻尼特性的影响。
此外,还分析了钢板弹簧在受到不同频率和振幅的正弦激励时所产生的等效阻尼。
叙词:钢板弹簧,迟滞特性,有限元Finite Element Analysis on the Hysteresis Behavior of Leaf SpringsDing N enggenBeiji ng U niversity of Aeronautics and Ast ronautics ,Beiji ng 100083Ma JianjunA nkai Vehicle Co 1,L t d ,Hef ei 230051 [Abstract] In this paper the hysteresis behavior of leaf springs is analyzed using the face 2to 2face contact element provided by ANSYS FE software ,where node forces of the contact elements replace the normal forces and friction forces between contacting leaves 1The load 2deflection curves during loading and unloading process are presented ,and the influence of different friction coefficients on the hysteresis and damping characteristics is ana 2lyzed with a practical example 1Besides ,the equivalent damping of leaf springs under sinusoidal excitation of dif 2ferent frequencies and amplitudes are also analyzed 1K eyw ords :Leaf springs ,H ysteresis characteristic ,Finite element原稿收到日期为2002年4月5日,修改稿收到日期为2002年6月10日。
基于ANSYS的汽车弹簧有限元分析
基于ANSYS的汽车弹簧有限元分析有限元模型建立首先通过外部三维软件建立汽车模型的三维几何模型模型，如下图所示。
通过ansys的几何结构将几何模型导入至ansys中，用于后续的有限元分析如下图所示，几何模型中保留了弹簧的完整结构，同时保留了与弹簧两端配合的部分减震器的假体部分，方便结构的约束和加载。
因为在实际分析过程中，随着压力的增大，弹簧会被压缩，会发生自接触的现象，所以为了更好的表征弹簧的自接触，对弹簧进行了实体建模，同时保留了如弹簧配合安装的减震器部分假体，弹簧表面都是曲面，为了更好的体现结构特征，弹簧采用了四面体网格划分，减震器假体部分采用了六面体网格划分，单元类型选用solid185最终网格数量为32134，节点数量为11500。
有限元模型如下图所示载荷约束模拟真实情况，在下端的减震器假体的下表面施加固定约束，上端的减震器假体的上表面施加载荷，模拟弹簧被压缩的过程。
同时为了防止弹簧受力不均匀被压歪，所以在上端的减震器假体的上表面施加了一定的位移约束，放开表明的轴向位移，约束水平面内的位移，如下所示结果分析弹簧在不同时刻的位移云图，明显可以看出弹簧被不停的压缩。
弹簧每圈之间的间隙逐渐变小，其中第一圈和第二圈最早发生接触。
剪应力计算结果，如下为XY方向剪应力云图，随着弹簧被压缩，剪应力也变大，但是最大发生区域基本没变，都是在弹簧内侧，而且明显要比外侧的应力要大。
这些区域都是应力敏感区域。
结论：通过有限元分析可知，弹簧在压缩过程中，第一圈和第二圈最早接触，弹簧每圈之间的间隙逐渐减小，弹簧的刚度也逐渐变大。
同时弹簧内侧的剪应力明显要大于弹簧外侧，在压缩过程中，剪应力的大小发生了变化，但是最大发生位置并没有太大改变。
弹簧有限元分析ppt课件
FZ = 32251.17
•
MX = 117118.0
MY = -20644.15
MZ = -0.8699030E-02
• 转K2外圆弹簧图纸QZC85-00-02中标注的此时的纵向载荷FZ =35594.8N。计算可得等效应 力见图5。可见，最大等效应力为1491MPa(理论计算结果为1612.23MPa)。
考虑接触时72.8mm位移下的 接触压力
考虑接触时的接触压力变化
W-11
弹簧疲劳寿命分析
W-12
弹簧的动态特性研究
W-13
转K2外圆弹簧静应力测试
W-14
1
2
( tt
bb )2
4
2 tb
1 2
(259 69)2 4 800.52 1612.23MPa
W-8
有限元应力计算
• 底面约束三个方向所有线位移，顶面沿纵向施加图纸规定的强迫位移72.79mm，计算所得 约束反力为：
•
FX = 0.4804281E-03
FY = 0.3961747E-03
橡胶弹簧有限元分析方法研究
橡胶弹簧有限元分析方法研究橡胶弹簧是一种广泛应用于汽车、机械、纺织机械、仪器仪表、建筑以及航空航天等领域的一种重要零部件。
由于橡胶弹簧的复杂性及多变性，传统的理论计算容易产生错误和误差，使得应用中出现了大量的设计性不足、质量性不足、生产性不足以及可靠性性不足等缺陷。
为了解决这一问题，有必要研究采用有限元分析方法，以便更好地预测和模拟橡胶弹簧的动态行为。
首先，要正确理解有限元分析的基本原理。
有限元分析是运用数学模型来分析实际现象的数值方法，是一种建立在空间分布的受力状态下的结构分析方法。
有限元分析的基本思想是，将物理结构分解成若干有限的元素，而且每一个元素的力学性质可以求解。
通过定义每一个元素的节点坐标，即可建立出完整的结构模型。
此外，有限元分析还能够确定结构模型在任意荷载条件下的变形大小以及分析模型的强度。
其次，要正确应用有限元分析技术研究橡胶弹簧。
橡胶弹簧是一种特殊的力学结构，困难在于它具有复杂的拉伸行为、多变的挠曲形状以及具有非线性的材料特性。
因此，在实际的分析过程中，要在计算有限元分析结果的基础上加以考虑，以便准确地反映非线性材料特性，达到尽可能准确的分析结果。
此外，橡胶弹簧的计算模型还要加以完善。
原来，由于橡胶弹簧的动态特性复杂，在实际分析中往往采用简化的板梁模型，然而这种简化模型多采用相同的材料性能，由于模型简化过度而导致结构参数计算不准确，从而影响了计算的准确性。
为此，在实际的计算中，要采用更加复杂的三维有限元模型，考虑到橡胶弹簧结构本身的复杂性，以便准确地反映弹簧的动态行为特性。
最后，要采取有效的控制和管理措施，确保分析结果准确、可靠。
首先，在计算过程中，要严格把控模型分析和计算过程，充分考虑橡胶弹簧的特殊性和复杂性，以保证分析结果准确。
此外，要建立一套完善的计算和控制机制，以便及时发现和处理模型分析的错误。
最后，要对结果进行全面综合评估，以便在确定设计参数时能够及时准确地反映实际情况。
弹簧丝截面对弹簧应力影响的有限元分析
旋弹簧。其中，ｌ号弹簧丝截面为标准 的圆形 ， 直径为 １ ３ ｎ ｌ ｍ； ２～ ４号弹簧丝的截面为椭圆形 ， 其长轴长度为 １ ３ ． １ ｍ ｍ、短轴长度为 １ ２ ． ９ ｍ ｍ，
用来 模拟 弹簧 丝直 径 误 差 为 ±０ ． １ ｍ ｍ 的 标 准 圆
将 上述 所建 立 的几何模 型导 入 网格划 分 软件
杨子森 ：硕士 ，工程师 。收稿／ ２ ０ １ ３ — ０ ４ － １ ７
弹簧中径 ： ８ ０ ｍ ｍ； 弹簧丝直径 ：１ ３ ｍ ｍ； 节距 ：３ ２ ｍｍ；
螺旋 角 ：７ ． ２ 。 ；
有效 圈数 ：５； 旋绕 比 ：６ 。
１ ． ２ 建 立几 何模 型
的应力影 响不大 ，能够满足使用要求 。
关键 词 圆柱螺旋弹簧
有 限元
直径误差
ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｐ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｗｉ ｒ ｅ Ｃｒ ｏ ｓ ｓ Ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｆ ｆｅ ｃ ｔ ｏ ｎ Ｓ ｐ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ
进行有限元 网格划分 ，并导入有 限元计 算软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ进行求解 。Ｐ ｒ ｏ Ｅ与 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ实体模型可以 实现无缝传递 ，根据 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 软件无单位的特点 ，
在建立 有 限元模 型 时要特 别注 意单位 的换 算 ，以
截面弹簧 ；２号弹簧丝的长轴为弹簧径向 ，短轴 为弹簧轴 向； ３号弹簧丝的长轴为弹簧轴 向，短 轴为弹簧径向； ４号 弹簧丝的长轴和短轴以 ２号
用热 轧盘 条 直接 热卷 成型 ，盘 条 的尺 寸精度 即为
弹簧丝的尺寸精度 。本文主要采用有限元方法计 算并分析了直径为 １ ３ ｍ ｍ 弹簧丝 的直径精度对 弹簧受力的影响 ，以期为通过控制弹簧盘条尺寸 精 度来 实 现弹簧 力 学性 能要 求提 供理 论依 据 。
交通运输——钢板弹簧疲劳寿命有限元分析
汽车钢板弹簧疲劳寿命有限元分析Finite Element Analysis of Fatigue Life of a Leaf Spring沈栋平, 于艇Shen Dong-ping, Yu Ting富奥汽车零部件股份有限公司Fawer Automotive Parts Limited Company摘要:应用有限元法对某2片式钢板弹簧进行垂直载荷作用下受力与疲劳寿命分析，其中使用8节点六面体单元对板簧进行实体建模，采用接触分析来模拟各片逐渐进入接触的情况。
应用有限元模型计算板簧的应力分布及疲劳寿命。
对板簧进行的疲劳寿命试验表明，有限元计算结果与实验结果吻合较好。
关键词: 钢板弹簧，有限元分析，应力，疲劳寿命1. 前言钢板弹簧(简称板簧) 是历史最悠久、至今仍然得到广泛应用的汽车的重要部件之一。
在汽车上，板簧主要用于在车轮与车架或车身之间传递各种力和力矩，同时其垂直力—变形（刚度）特性直接影响汽车的乘坐舒适性（张洪欣，1989）。
所以，对板簧的基本要求是具有适当的刚度特性和足够的强度及疲劳寿命。
为此需要在产品设计前期准确计算板簧的强度和疲劳寿命尤为重要。
2. 有限元模拟分析2.1 板簧应力分析富奥公司为某商用车配套的前簧，采用2片式板簧，它是一种等截面和变截面混合的少片簧，材料为FAS3550钢，材料参数如表1所示。
表1. 板簧材料参数.根据汽车用钢板弹簧标准GB/T 19844-2005及整车要求，板簧的疲劳试验输入条件如表2所示。
2016 SIMULIA 中国区用户大会122016 SIMULIA 中国区用户大会表2. 板簧疲劳试验输入条件.运用CATIA 软件建立三维模型，使用HyperMesh 软件进行网格划分，考虑到物理模型的对称性，取整体模型的1/2进行分析，将钢板弹簧划分六面体网格（石亦平，2006）。
参照钢板弹簧疲劳试验的加载和约束方式确定载荷与边界条件，运用ABAQUS 软件建立刚度分析有限元模型，考虑钢板弹簧的几何非线性以及各个部件之间的接触状态。
橡胶弹簧有限元分析方法研究
橡胶弹簧有限元分析方法研究
随着科学技术的进步，橡胶弹簧已经成为工业应用领域里不可或缺的一种元件了。
由于它具有优良的弹性和耐磨性，能够满足大多数应用要求，因此被广泛地用于汽车、家电、机械制造等行业。
然而，它们的动态性能是非常复杂和不确定的，需要精准的分析方法来确定它们的最佳组合及应用。
因此，有限元分析工具已经成为橡胶弹簧研究的重要工具。
有限元法可以将复杂的几何形式和弹性本构关系简化为一组数学问题，帮助设计者准确地预测弹簧的行为。
它还可以计算出弹簧的应力应变特性，以便设计者能够准确地识别出弹簧的关键参数。
基于有限元分析的研究，已经建立起了一个完整的橡胶弹簧模型，该模型可以用于研究不同形状和组件的弹簧以及对物理现象的响应。
该模型可用于优化设计，以提高橡胶弹簧的功能性能，减少生产成本。
此外，有限元分析还可以与其他研究方法结合起来，来模拟弹簧结构的复杂动态行为。
该方法也能够更加准确地模拟和分析不同材料的弹簧的变形情况，以及弹簧表面摩擦对其特性的影响。
总之，有限元分析已经成为弹簧设计和分析领域里不可或缺的重要工具。
它非常有助于设计者计算弹簧结构的应力应变特性，优化设计以满足最佳功能性能，以及模拟不同材料和应用的复杂动态行为。
未来的研究将不断探索有限元分析在橡胶弹簧研究中的更广泛应用，以提高其功能性能和精确性。
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汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试
汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试汽车复合材料板弹簧是现代汽车悬挂系统中的一种新型材料弹簧，它由多层玻璃纤维增强环氧树脂层和铝合金层组成。
该材料弹簧具有体积小、重量轻、抗疲劳性能好、寿命长等优点，为汽车行业带来了重大突破。
本文将从有限元分析和性能测试两个方面对汽车复合材料板弹簧进行探讨。
一、有限元分析有限元分析是一种重要的工程计算方法，可以对汽车复合材料板弹簧的力学性能进行数值模拟，以预测材料弹性变形、疲劳寿命、最大承载能力等重要指标。
通过有限元分析模拟，可以更好地理解和优化汽车复合材料板弹簧的设计和制造。
在有限元分析过程中，需要首先建立汽车复合材料板弹簧的三维模型，并对其进行网格化处理。
接着需要根据弹簧的实际工作环境、外载荷和边界条件等因素，建立合适的力学模型。
然后利用有限元软件进行模拟计算，得到板弹簧的应力、应变、位移等物理量分布规律。
最后根据模拟结果进行分析和评估。
在具体的有限元分析中，需要考虑材料的弹性模量、泊松比、热膨胀系数等参数。
还需要考虑板弹簧的几何结构、截面形状、厚度和叠层方式等因素。
这些因素都会对板弹簧的强度、刚度和疲劳寿命等性能产生重要影响。
因此，有限元分析的结果可以为汽车复合材料板弹簧的设计和制造提供重要参考依据。
二、性能测试为了验证有限元分析的结果，需要进行汽车复合材料板弹簧的性能测试。
性能测试可以直接测量弹簧的实际物理量，如位移、应力、应变等，从而检验有限元分析的准确性和信度。
常见的汽车复合材料板弹簧性能测试方法包括三点弯曲试验、循环荷载试验、疲劳寿命试验等。
其中，三点弯曲试验是最基本的试验，可测量板弹簧的弹性模量、屈服强度、极限承载力等力学指标；循环荷载试验可以模拟板弹簧的实际工作环境，测量其疲劳寿命和断裂机理；疲劳寿命试验则可以评价板弹簧在长期疲劳作用下的耐久性和可靠性。
在性能测试中，需要特别注意汽车复合材料板弹簧的热膨胀系数对测试结果的影响。
因为板弹簧由不同的材料复合而成，各层材料的热膨胀系数不一致，容易引起板弹簧在变温作用下的应力和变形。
离合器膜片弹簧有限元分析
离合器膜片弹簧有限元分析离合器膜片弹簧有限元分析1 膜片弹簧介绍1.1 膜片弹簧结构及工作原理其主动部分包括飞轮、压盘和离合器盖等零部件组成，并与发动机曲轴相连。
离合器盖与飞轮用螺栓连接，压盘和离合器盖则通过传力片传递力。
从动部分则是将主动部分传来的力传递给变速器的输入轴。
从动盘主要由摩擦片、从动盘毂和从动盘本体构成。
为了使汽车能够起步平稳，离合器也接合柔和，从动盘则需要在轴向方向具有一定的轴向弹性。
而从动盘部分要能承受较高的压盘作用载荷，在离合器结合过程中表现出良好的性能。
要能够抵抗高转速下大的离心力载荷而不会被破坏，且在传递发动机转矩时，要具有足够的剪切强度和具有小的转动惯量，材料的加工性能要良好。
从动盘本体要加工沿径向的切槽，这样在从动盘被压缩的时候，压紧力能够非常柔和，从而达到离合器接合柔和的效果。
压紧机构则主要是膜片弹簧通过支撑环和支承柳钉一起作用，将主动部分和从动部分相接合和分离。
它的作用非常重要，是膜片弹簧离合器里不可或缺的元件。
这种弹簧圆形、扁平、形状又及其简单并具有分离指。
与其它形式的离合器相比较它有很多的优点，它的形式简单，结构对称，装配空间又小。
又可以以较低的分离力来满足必要的负荷要求。
这种膜片弹簧回转中心与离合器中心重合，因此它在旋转时它的其压紧力绝对不会受到离心力的影响。
膜片弹簧具有较理想的线性特性，弹簧压力在摩擦片范围内大致保持不变。
当摩擦片变薄的时候，弹簧的弹性相应的下将，但是弹簧的压力却几乎不变，它可以自动调节压紧力的特点与压力而与转速无关，它有高速的时候压紧力稳定的特点。
因此，他的应用非常广泛，而对于膜片弹簧的研究则也是非常重要的。
1.2 膜片弹簧力学物理模型膜片弹簧离合器工作过程中，膜片弹簧的受力情况为下列三种工作状态，如图1-2所示。
(1)自由状态即当离合器盖总成尚未和发动机飞轮装配前，膜片弹簧处于自由状态。
(2)接合状态当离合器盖总成与飞轮装配时，离合器盖通过后支承环对膜片弹簧中部施加压紧力，而膜片弹簧大端与压盘接触处有支承反力与之平衡。
阐述主振弹簧的有限元分析
阐述主振弹簧的有限元分析1.引言在现在卧式振动离心脱水机（以下简称卧振）进行设计时，多采用双质体近共振原理进行设计。
采用这种原理设计的卧振为双弹簧、质量构成的二自由度受迫振动系统。
在卧振工作特性分析中，通常以主振箱、壳体、壳体门的质量为一级质量体m1，其与底架之间的弹簧为k1；主轴、筛篮、大皮带轮等的质量为二级质量体m2，其与一级质量体之间的主振弹簧为k2。
由机械振动学方面的知识可知，弹簧刚度对整个振动系统的位移响应有着至关重要的影响。
以k1=2.337560971×107N.m、m1=1800kg、k2=2.337560971×107N.m、m2=1000kg、F=70126.8N为例，当k2因制作、设计等因素使其在±20%范围内变化时，m1、m2的动态响应如图1所示。
由图1及已知数据可知，此时卧振的设计工作点m2的振幅位移为0.003m。
当k2在±20%范围内变化时，m1的振幅位移为0～0.001m之间，m2的振幅位移为0.0025～0.0038m之间。
在进行卧处理量设计计算时，可知m2的振幅位移对卧振的卸料速度有着决定性的影响，在设计振幅位移在0.003m时，0.00008m的振幅偏差，可造成卸料速度达26.67%变化。
过高的卸料速度会使入料精煤不能充分脱水，而使卧振的工作性能达不到设计要求。
[1]且主振弹簧刚度的偏移，使主振箱、壳体、底架等部件的振加剧，影响周围环境。
图1 m1、m2的动态响应2.主振弹簧的设计计算在传统设计计算方法中，对于小应变橡胶弹簧，忽略其刚度的非线性而进行近似计算，使得计算过程变得较为简单，且设计结果亦可在一定程度上满足设计要求。
在主振弹簧设计中，一般首先确定橡胶的硬度，并根据硬度计算出橡胶的切变模量，然后定出主振弹簧长、宽、高任意两个尺寸，最后计算出整个主振弹簧参数。
橡胶弹簧的切变模量与刚度计算式[2]分别为：（1）（2）式中：HS为橡胶弹簧的邵氏硬度值，a为主振弹簧的长，b为主振弹簧的宽，h为主振弹簧的高。
弹簧有限元分析
1 前言气门弹簧作用是使气门自动回位关闭，并保证气门与气门座的紧密结合。
另外,还用于吸收气门在开闭过程中各传动零件所产生的惯性力，以防止各传动件彼此分离而破坏配气机构正常工作。
气门弹簧承受着频繁的交变载荷。
为保证可靠地工作，气门弹簧应有合适的弹力、足够的强度和抗疲劳强度。
所以对气门弹簧的刚-强度进行分析具有重要意义。
为提高气门弹簧的强度和抗疲劳强度以及防止共振和颤振现象，气门弹簧越来越多地选用非线性变刚度螺旋弹簧，能有效的防止气门弹簧共振的发生。
与普通圆柱螺旋弹簧不同的是，变刚度圆柱螺旋弹簧的刚度随载荷的增加而增加。
目前，可以通过变节距、变中径和变簧丝直径三种方式来获得变刚度圆柱螺旋弹簧。
本文对某型号的变节距螺旋弹簧进行了有限元分析。
2 模型建立某型号的气门弹簧的CAD图，如图1所示。
在Pro-E中建立起弹簧的几何模型，同时，为了更真实的模拟实际情况，还建立了弹簧底座的实体模型。
根据CAD-CAE之间接口无缝导入ANSYSWorkbench。
用SOLID186单元剖分网格，进气门弹簧的模型见图2。
3 边界条件由于排气行程较进气行程小，所以这里只对进气门弹簧的刚度和强度进行分析。
在下弹簧座底面上约束所有线位移，在上弹簧座顶面上沿纵向施加强迫位移，对进气门弹簧的刚-强度进行分析。
4 有限元分析结果4.1 刚度分析通过图4可以看出，随着进气门弹簧压缩量的增加，弹簧的支反力是以非线性的形式逐渐增加的。
这主要是考虑了弹簧的自接触的因素，弹簧的刚度不是以线性的形式变化，而是以非线性的形式增加。
4.2 强度分析通过对应力云图5和6以及曲线图7分析，可以看出气门弹簧在轴向位移载荷的作用下，弹簧内圈的应力明显大于外圈，两端受到的应力较小，且随着时间的推移，也就是轴向载荷的增加，气门弹簧受到的应力是逐渐增加的。
经查询资料知SWOSC-V-JISG3561弹簧钢的在簧丝直径为3.4mm时的屈服极限在1860-2010（MPa）之间，由图5可以看出，弹簧在最大变形处的等效应力为720.55MPa，所以可以看出该弹簧是符合强度要求的。
基于有限元分析软件的弹簧、质量、阻尼振动系统的瞬态动力分析
基于有限元分析软件的弹簧、质量、阻尼振动系统的瞬态动力分析本文对振动系统瞬态动力学分析方法进行了阐述。
以有限元分析软件ANSYS 10.0作为平台，对弹簧、质量、阻尼系统进行瞬态动力学求导与分析，详细论述了分析的过程，结果与理论分析吻合得很好。
本文的研究可以为制造业的信息化过程提供一定的参考。
0 振动力学简介振动是一种运动形态，是指物体在平衡位置附近作往复运动。
从广义上讲，如果表征一种运动的物理量作时而增大时而减小的反复变化，就可以称这种运动为振动。
如果变化的物理量是一些机械量或力学量，例如物体的位移、速度，加速度、应力及应变等等，这种振动便称为机械振动。
振动力学是指借助数学、物理、实验和计算技术，探讨各种振动现象，阐明振动的基本规律，以便克服振动的消极因素，利用其积极因素，为合理解决各种振动问题提供理论依据的一门科学。
振动是普遍存在的物理现象，是受外界激励而使系统包含的质量、弹性、阻尼等元件对外界激励的响应。
在所有科学领域和日常生活中都会遇到各种不同程度的振动，基于振动对工业生产的重要影响，国内外许多学者在此领域进行了大量的研究。
在机械结构的动力学特性研究上主要体现在以下几方面：(1) 建立振动模型；(2) 确定结构系统的动态特性；(3) 采用非比例阻尼方法准确估计系统的阻尼矩阵；(4) 基于实验数据结构的有限元模型修正等方面。
1 振动系统瞬态动力学分析方法图1 振动模型关系图一般振动问题是由振动系统、激励和响应三部分组成，三者间的关系可表示为如图1所示。
振动问题的研究对象即为振动系统，外界激振力等因素叫做激励(输入)，作用于系统使之产生振动响应(输出)。
振动问题就是从以上三者中，已知两个量来求解另一个参数。
瞬态动力学分析（也称时间历程分析）是用于确定承受任意的随时间变化载荷的结构的动力学响应的一种方法。
可以用瞬态动力学分析确定结构在静载荷，瞬态载荷和简谐载荷的任意组合下的随时间变化的位移、应变、应力及力。
ansys弹簧建模有限元分析
{a）Un哎血nwS （t＞） Oefcxni«lET,1,COMBIN14,,,2 ! UX AND UY DOF ELEMENT（单元类型）ET,3,COMBIN40,,,,,,2 ! ALL MASS IS AT NODE J, UX DOF ELEMENTET,4,COMBIN40,,,2,,,2 ! ALL MASS IS AT NODE J, UY DOF ELEMENTR,1,1 ! SPRING STIFFNESS = 1 （冈H度）R,2,8 ! SPRING STIFFNESS = 8/COM USE COMBIN40 MASS, K, AND DAMPING C, TO APPROX. CRITICAL DAMPING R,3,,1.41,1 ! C = 1.41, M = 1 （实常数）R,4,,2,1 ! C = 2, M = 1N,1 （创建节点）N,2,,10N,3,,20N,4,-1,10N,5,,9LOCAL,11,0,0,0,0,45 （设置局不坐标）NROTAT,2 （移动工作坐标系）！ ROTATE NODE SO LOAD CANBE DIRECTLY APPLIEDE,1,2 （连接1,2单元被赋予实常数）！ ELEMENT 1 ISSPRING ELEMENT WITH STIFFNESS 1REAL,2E,2,3 （连接2,3并且赋值）ELEMENT WITH STIFFNESS 8 TYPE,3 （单元 3）REAL,3 （实常数3）E,4,2 （连接 4,2 并且赋值） ！ ELEMENT IS COMBINATION ELEMENT WITH C = 1.41TYPE,4REAL,4E,5,2 ! ELEMENT 4 IS COMBINATION ELEMENT WITH C =2NSEL,U,NODE,,2（无效果）D,ALL,ALL （在 node 定义自由度 出约束定义节点自由度约束 ） NSEL,ALL FINISH /SOLU! FULL TRANSIENT DYNAMIC ANALYSIS! LARGE DEFLECTION ! STEP BOUNDARY CONDITION ! FORCES IN ROTATEDODACOORDINATSYSTEM ! ARBITRARY TIME FOR SLOW DYNAMICS ! USE ITERATION WHEN TIME = 15ETABLE,SENE,SENE ! STORE STRAIN ENERGYSSUM ! SUM ALL ACTIVE ENTRIES IN ELEMENT STRESS TABLE *GET,ST_EN,SSUM,,ITEM,SENEPRNSOL,U,COMP ! PRINT DISPLACEMENTS IN GLOBAL COORDINATE SYSTEM*GET,DEF_X,NODE,2,U,X*GET,DEF_Y,NODE,2,U,Y*DIM,LABEL,CHAR,3,2*DIM,VALUE,,3,3LABEL （1,1） = 'STRAIN E','DEF_X （C','DEF_Y （C'LABEL （1,2） = ', N-cm ','m ） ','m ）'*VFILL,VALUE （1,1）,DATA,24.01,8.631,4.533*VFILL,VALUE(1,2),DATA,ST_EN ,DEF_X,DEF_Y*VFILL,VALUE(1,3),DATA,ABS(ST_EN/24.01), ABS(8.631/DEF_X), ABS(DEF_Y/4.533 ) ! ELEMENT 2 IS SPRINGANTYPE,TRANS NLGEOM,ONKBC,1F,2,FX,7.071068AUTOTS,ONNSUBST,20OUTPR,,20OUTPR,VENG,20TIME,15 SOLVEFINISH/POST1SET,,,,,15/COM/OUT,vm9,vrt/COM, ------------------ VM9 RESULTS COMPARISON --------------------/COM,/COM, | TARGET | ANSYS | RATIO/COM,*VWRITE,LABEL(1,1),LABEL(1,2),VALUE(1,1),VALUE(1,2),VALUE(1,3) (1X,A8,A8,' ',F10.3,' ',F10.3,' ',1F5.3)/COM, ---------------------------------------------------------------/OUTFINISH*LIST,vm9,vrt。
案例2-离合器膜片弹簧的有限元分析
〖汽车理论与设计〗精品课程建设精品课程建设 福州大学机械工程及自动化学院车辆工程系图1 膜片弹簧的基本结构膜片弹簧的基本结构 案例二、离合器膜片弹簧的有限元分析 在工程技术领域，对于许多力学问题和物理问题，人们已经得到了它们应遵循的基本方程和相应的定解条件，程和相应的定解条件，但对于其中的大多数问题，但对于其中的大多数问题，但对于其中的大多数问题，由于方程某些特性的非线性性质，由于方程某些特性的非线性性质，由于方程某些特性的非线性性质，或由于或由于求解区域的几何形状比较复杂，求解区域的几何形状比较复杂，不能求得解析解。
不能求得解析解。
不能求得解析解。
对于这类问题，对于这类问题，对于这类问题，以前常常通过引入简化条以前常常通过引入简化条件，进行简化状态下的解答，进行简化状态下的解答，但过多的简化可能导致误差很大甚至是错误。
但过多的简化可能导致误差很大甚至是错误。
但过多的简化可能导致误差很大甚至是错误。
二十世纪六十年二十世纪六十年代以来，随着计算机的飞速发展和广泛应用，数值分析方法已经成为求解这类问题的主要工具，其中，有限单元法（Finite Element Method ）在工程实践中已得到了广泛的认可。
）在工程实践中已得到了广泛的认可。
）在工程实践中已得到了广泛的认可。
有限单元法的基本思路是将复杂的结构视为由有限的、有限单元法的基本思路是将复杂的结构视为由有限的、简单的基本单元所组成。
简单的基本单元所组成。
这种基于离散化的数值计算方法，借助于矩阵方法与计算机相结合，几乎适用于求解所有的连续介质和场问题。
对于有限元法的原理，大家可到图书馆参阅相关书籍[1]。
在汽车设计中，与固体力学、流体力学、热力学、声学、电磁学等相关的问题都可以应用有限元法求解，并且在很多问题上已经成为汽车研发流程中重要的环节。
很多问题上已经成为汽车研发流程中重要的环节。
在下面的例子中，应用有限元法分析了离合器膜片弹簧的弹性特性。
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W-8
有限元应力计算
• 底面约束三个方向所有线位移，顶面沿纵向施加图纸规定的强迫位移72.79mm，计算所得 约束反力为：
•
FX = 0.4804281E-03
FY = 0.3961747E-03
FZ = 32251.17
•
MX = 117118.0
MY = -20644.15
MZ = -0.8699030E-02
• 转K2外圆弹簧图纸QZC85-00-02中标注的此时的纵向载荷FZ =35594.8N。计算可得等效应 力见图5。可见，最大等效应力为1491MPa(理论计算结果为1612.23MPa)。
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弹簧压缩变形的数值仿真
计算时将弹簧底面施加固定约束，顶面 设置按时间逐渐增大的位移，分析总时间设 为72.8s，计算时间分为25步，总压缩量为 72.8mm，每步压缩量为72.8/25=2.912mm。 分析中仅考虑静力影响。
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接触应力的影响
• 由图6可见，支撑圈处簧条发生了嵌入，这与实际情况不符，要解决该问题必须 进行接触分析。计算时，模型离散为5223个节点，7810个单元，其中， SOLID45单元6628个，TARGE170单元238个，CONTA174单元944个。
考虑接触时72.8mm位移下的 接触压力
考虑接触时的接触压力变化
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弹簧疲劳寿命分析
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弹簧的动态特性研究
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转K2外圆弹簧静应力测试
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转k2型转向架承载外圆弹簧 有限元分析
主要内容
•1. 有限元模型建立 •2. 刚度计算 •2.1 纵横向刚度理论计算 •2.2纵横向刚度有限元分析 •3. 应力分析 •3.1 设计应力计算 •3.2 有限元应力计算 •4. 弹簧压缩变形的数值仿真 •5 接触应力的影响
•6. 弹簧疲劳寿命分析 •6.1 疲劳寿命计算公式 •6.2 转K2外圆弹簧疲劳寿命分析 •7. 弹簧的动态特性研究 •7.1理论计算公式 •7.2弹簧模态分析 •附录 弹簧有限元分析命令流文件 •1 弹簧有限元分析 •2 考虑接触时的命令流
W-2
该模型共 6436个节点 ，7348个 SOLID45 实 体单元。
有限元模型
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刚度纵横向刚度理论计算
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纵横向刚度有限元分析
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设计应力计算
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转k2型转向架承载外圆弹簧设计应力
当P=35244.4时 ，将表1中弹簧的 有关参数代入以上 各式可得