基于midas NFX的钢板弹簧非线性有限元分析.pdf

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1、第54卷第4期V01．54No．4农业装备与车辆工程AGRICU删RALEQUIPMENT＆VEHICI正ENGINEERING2016年4月A—l2016doi：10．3969乃．issn．1673—3142．2016．04．018基于midasNFX的钢板弹簧非线性有限元分析吴孟1，韩兴昌1，何晨2，王钦祥1(1．250100山东省济南市山东省农业机械科学研究院；2．271000山东省泰安市泰安航天特种车有限公司)[摘要]应用midasNFx软件对某非公路自卸车钢板弹簧建模，考虑片间摩擦和非线性大变形，进

2、行了有限元分析并得到了其刚度特性，将仿真结果与计算结果进行了对比分析，验证了模型的有效性。该有限元法可以为同类产品的优化提供支持。[关键词]钢板弹簧；有限元分析；非线性；刚度[中图分类号]u463．33+4[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2016)04-0070-03№nlin魄rFilliteEl锄entAnalysisofL明fSp一呜B嬲ed蚰mid嬲NFXWuMen91，HanXingch加91，HeChen2，W蚰gQi眦ian91(1．ShandongAcademyofA鲥cult

3、uralMachinerysciences，Jin蛐C时，Sh锄dongPrDvince250loo，China；2．TaianAemspacespecialVehicleCo．，hd，1Ⅵ粕city，sh趴dongPmvince271000，china)[Abstnct]Afiniteelementmodelofleafspringofo妇f．maddump-tnlckisbuiltbymid鹬NF)(．711Iesti归fnessofleafspringisob·tainedbyfiniteelement

4、analysisinconsidemtionofintedeafmction锄dnordineardefo彻ation，tIlemodelispmvedtobee舵ctivebycomp耐sonoftheresultofsimulation曲dcalculation．Finiteelementme山odwiUprovidesupportfortllesimil盯pmducts．[Keywords]leafspring；firIiteelementanalysiB；noIllinear；sⅢfness0引言钢板

5、弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件，是由若干片长度不等、曲率半径不同、厚度相等或不等的弹簧钢片叠合在一起组成的一根近似等强度的弹性梁⋯。以纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置的非独立悬架具有结构简单、制造容易、维修方便、工作可靠等优点旧．因此在各类自卸车车型上得到广泛应用。非公路自卸车主要应用在露天煤矿、金属铁矿等场合，用于土石方剥离、煤矿及各种金属矿石运输等。矿区路况一般较差，车辆在运行过程中承受冲击较严重，钢板弹簧簧片断裂严重。IllidasNF)(软件是MIDASIrI'公司开发的机械结构多物理场仿

6、真分析设计产品。其界面环境友好、分析结果可靠，在工程机械、汽车及通用机械等方面均得到了广泛的应用。针对某款非公路自卸车，应用midasNFx对其后钢板弹簧进行仿真分析。关注其在片间接触条件下的刚度及强度，旨在为钢板弹簧的后续设计、优化提供理论分析与优化方法。1模型建立收稿日期：2叭6一ol一26修回日期：2016．02一031．1钢板弹簧参数选取用于分析的非公路自卸车整车基本参数参见表l。表1整车基本参数Tab．1Basicpa限mete晤oftheVeh沁Ie该车型的后悬架形式为倒置钢板弹簧平衡悬架，其结构

7、示意参见图1。后钢板弹簧材料采用50CrvA。其基本参数参见表2。应用共同曲率法计算钢板弹簧的刚度。刚度验算公式如下㈣．6以C=——=—r——————一∑：：。≤+。(K—y¨)式中：嚷+1=zl一厶+1；yI=1／∑：l上；y“I=1／∑：上；z1——主片；厶+。——第七+1片长度的一半。第54卷第4期吴孟等：基于midasNFx的钢板弹簧非线性有限元分析7l1．后钢板弹簧2、3．u形螺栓4．板簧压板5．限位块支座6．横向限位板7．限位块8．板簧支座图1后平衡悬架结构示意图Fig．1stⅢctu旧diag怕

8、mofthe怕arsuspension表2后钢板弹簧基本参数Tab．2Bas沁pa佬mete鸭ofthe帕arIeafspnng弹性模量E取2．06×105。经验修正系数a取值0．91。通过共同曲率法计算得到该参数下钢板弹簧的刚度为5066N，咖。1．2有限元模型在建立钢板弹簧有限元模型前，首先对钢板弹簧三维模型进行如下简化：(1)忽略各片两端的压筋、压槽及切角；(2)各簧片装配后片间必然存在间隙，