基于截面耦合有限元法的螺旋弹簧力学性能的预测
本文选题:螺旋弹簧 切入点:复合材料弹簧 出处:《燕山大学》2011年硕士论文
【摘要】:机械弹簧在机械结构中起着缓冲减震和储存能量的作用,是一种非常重要的机械零件。其设计的好坏和精度直接决定着整机的性能。在各类型的机械弹簧中尤以圆柱螺旋弹簧的应用最为广泛。目前国内外普遍应用的圆柱螺旋弹簧的设计计算方法,是对圆柱螺旋弹簧进行了大量简化得到的近似解析方法。而其他因素,尤其是螺旋角对圆柱螺旋弹簧的力学性能的影响,应用解析方法进行求解较为困难,研究相对较少。随着弹簧设计制造水平的提高,尤其是大螺旋角的圆柱螺旋弹簧在汽车等行业的广泛应用,现行的简化设计方法已经不能满足计算精度的要求。本文应用截面耦合有限元法对圆柱螺旋弹簧的静力学性能进行了较深入的研究,得到的结果对弹簧的设计计算很有意义。 螺旋弹簧为螺旋对称结构,在不考虑端部效应且受到轴对称载荷(拉伸或扭转,但不弯曲)的情况下任意截面上对应点处的应力、应变分布相同。应用这一特点,可截取一片弹簧进行分析,从而添加精确的边界条件。首先根据分析结果对圆形截面螺旋弹簧设计计算公式进行了修正,考虑了螺旋角的影响。进一步,给出了大变形量螺旋弹簧的载荷-变形量关系。最后,将这一方法应用于复合材料螺旋弹簧的分析计算。本文所得到的计算结果为螺旋弹簧的设计计算提供了有价值的参考。
[Abstract]:Mechanical springs act as buffers and energy stores in mechanical structures. It is a very important mechanical part. Its design quality and precision directly determine the performance of the whole machine. Among all kinds of mechanical spring, the cylindrical helical spring is the most widely used. At present, the circle widely used at home and abroad. Design and calculation method of column helical spring, It is an approximate analytical method which is obtained by a large number of simplified cylindrical helical springs. However, other factors, especially the influence of helical angles on the mechanical properties of cylindrical helical springs, are difficult to solve by using the analytical method. With the improvement of spring design and manufacture level, especially the wide application of cylindrical helical spring with large helical angle in automobile and other industries, The current simplified design method can not meet the requirement of calculation accuracy. In this paper, the static properties of cylindrical helical spring are deeply studied by using cross-section coupled finite element method, and the results are of great significance to the design and calculation of the spring. The helical spring is a helical symmetric structure with the same stress and strain distribution at the corresponding point on any section without considering the end effect and subjected to axisymmetric loads (tensile or torsional, but not bending). A piece of spring can be intercepted for analysis, and precise boundary conditions can be added. Firstly, the formula of design and calculation of circular section helical spring is modified according to the analysis results, and the effect of helical angle is taken into account. The load-deformation relation of the helical spring with large deformation is given. Finally, the method is applied to the analysis and calculation of the composite helical spring. The results obtained in this paper provide a valuable reference for the design and calculation of the helical spring.
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH135.1
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,本文编号:1689909
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