钢板弹簧疲劳寿命计算

发布时间：2020-03-19 23:19

【摘要】： 钢板弹簧是汽车非独立悬挂装置中的一种常用的弹性元件，其强度特性和疲劳特性对车辆行驶的可靠性和安全性有重要意义。本文从对钢板弹簧结构应力的有限元分析基础上，利用S-N曲线法计算其循环载荷下的疲劳寿命，使用参数化建模方法，建立钢板弹簧自由状态下的有限元模型。在两簧片的接触区域生成ANSYS软件所提供的接触单元，并通过适当的特性选取，来模拟簧片间的非线性接触。模拟装配夹紧过程施加载荷约束，并计算该过程中钢板弹簧内部产生的预应力。根据装配阶段各簧片的变形情况，并利用装配阶段所建模型的参数化语言程序建立钢板弹簧总成的有限元模型。使用加载头和簧片的接触行为来模拟加载状况，并将对簧片中心的变形控制转换为对加载点的位移约束，然后利用载荷步选项配置完成一个载荷循环，由此计算出加载阶段下钢板弹簧内部的应力循环。利用模型结果计算钢板弹簧的刚度，并进行钢板弹簧刚度试验验证模型的正确性。通过外部文件完成装配阶段向加载阶段跨模型的应力结果数据的传递，然后在加载阶段模型中进行两阶段模型应力数据的合成运算，得到钢板弹簧实际工况下的完整应力循环。利用材料S—N曲线，并考虑钢板弹簧实际的零部件特征对其疲劳特性的影响，利用ANSYS参数化设计语言，编制程序计算出模型危险区域的疲劳寿命，并通过实际的钢板弹簧的疲劳试验来验证结论的正确性。本文通过使用有限元法的结构应力分析计算和疲劳试验研究表明，钢板弹簧簧片间良好的摩擦状况对结构的应力分布无明显影响。同时通过使用各阶段应力合成的方法，能较好的模拟考虑钢板弹簧装配阶段预应力在内的完整应力循环。并且采用加载头和簧片间的接触行为能较准确的模拟出加载点存在着滑移状况的这种特殊的加载形式。最后对模型采用疲劳寿命的S-N曲线法计算能较准确的预测出疲劳破坏发生的区域及结构的疲劳寿命，在实际应用中对钢板弹簧的设计有重要的指导意义。
【图文】：

模型图,加载,阶段,模型

江苏大学硕士研究生学位论文型只选取了实际簧片的1/4，所以此时应该在那些对称平面上施加对称约束。最后，完全施加约束后的模型如图3一7。:对称约束厂岁犷葺介匆黔生钟图3一7夹紧模型的加载主，俯视图对于初始变形后的加载阶段的几何模型建立，网格划分单元类型的选取，单元实常数的设置，和网格划分控制我们参照夹紧模型来完成。其几何模型和有限元模型如图3一8，图3一9所示。图3一8加载阶段凡何模型图3一9加载模型的网格划分对于加载模型，，它的加载过程为首先在簧片两端施加板端基准载荷，板簧发生预加变形，然后使用液压式压力试验机在簧片离中央固定位?

云图,夹紧模,计算应力,云图

江苏大学硕士研究生学位论文图4一3加载模型第一步变形图4一4加载模型第二步变形Q讥尸幻娜脚口皿口暇峨麟舞攀撼澎澎瀚舞珊攀攀攀攀攀鳞粼易挑粼娜粼35.2104173242311图4一5夹紧模型计算应力云图
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH135

【引证文献】