板簧刚度及迟滞特性的非线性有限元分析

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1、第２３卷第１期重庆工学院学报（自然科学）２００９年１月Vol．２３No．１JournalofChongqingInstituteofTechnology（NaturalScience）Jan．２００９磁板簧刚度及迟滞特性的非线性有限元分析凌荣江，翁建生，金智林（南京航空航天大学车辆工程系，南京２１００１６）摘要：利用ANSYS有限元分析软件的接触非线性求解功能对钢板弹簧的刚度及动力学特性进行分析，讨论了摩擦和大变形对钢板弹簧刚度的影响及摩擦对钢板弹簧迟滞特性和阻尼特性的影响．结果表明，摩擦对板簧刚度影响较小，对板簧的阻尼特性影响较大，为进行板簧的

2、精益设计提供了参考．关键词：钢板弹簧；刚度特性；迟滞特性；有限元中图分类号：U４６３．３文献标识码：A文章编号：１６７１－０９２４（２００９）０１－００１９－０５Non_linearFiniteElementAnalysisonStiffnessandHysteresisCharacteristicofLeafSpringLINGRong_jiang，WENGJian_sheng，JINZhi_lin（DepartmentofVehicleEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronaut

3、ics，Nanjing２１００１６，China）Abstract：Theinfluenceofthenonlinearfactorsontheperformanceoftheleafspringiscomplex．Inthispaper，theanalysisofthestiffnessanddynamicperformanceoftheleafspringiscarriedoutwiththecon-tactnonlinearelementprovidedbyANSYSsoftware．Thentheeffectoffrictionandlar

4、gedeformationonthestiffnessoftheleafspringandtheeffectoffrictiononthehysteresisanddampingcharacteristicsoftheleafspringarediscussed．Theresultsshowthattheinfluenceonthestiffnessoftheleafspringissmall，buthighonthedampingcharacteristicsoftheleafspring．Theseresultsprovideareferen

5、ceforthedesignofleafspring．Keywords：leafspring；stiffness；hysteresis；finiteelement汽车钢板弹簧是现代汽车中广泛应用的弹性杂的接触情况，这些都属于非线性因素．因此，钢元件和重要的高负荷安全部件．钢板弹簧在实际板弹簧的实际工作过程是个非线性接触响应问工作过程中会产生大变形，同时各片之间存在复题．传统的计算方法，如“共同曲率法”和“集中载磁收稿日期：２００８－１１－０７基金项目：江苏省基础研究计划（自然科学基金）资助项目（P０７１８－０５１）；南京航空航天大学“十一五”研究

6、生人才培养规划项目（KCJS０８０７）．作者简介：凌荣江（１９８４—），男，江苏盐城人，硕士研究生，主要从事汽车悬架的设计和汽车振动研究．２０重庆工学院学报荷法”等以线弹性理论为依据的方法存在一定的局限性，不能体现板簧实际工作过程中的摩擦、大变形等非线性因素．文献［１－２］中虽然对原有的方法进行了改进，但也都是基于线弹性理论基础上的，并没有解决板簧实际工作时的摩擦和大变形等非线性因素．文献［３］中虽然采用了有限元法解钢板弹簧，但是基于小位移变形理论，而且没有考虑摩擦．图１钢板弹簧有限元模型本研究利用ANSYS有限元软件中的非线性接触模块，针对钢板

7、弹簧的大变形、柔性面对柔性面２摩擦对钢板弹簧刚度的影响的接触等条件进行建模计算，分析这些因素对钢板弹簧刚度的影响．通过对钢板弹簧的有限元模ANSYS软件是通过使用实常参数和单元关键型进行动力学分析，分析摩擦对钢板弹簧的迟滞字来控制面－面接触单元的接触行为．对于接触特性和阻尼特性的影响．问题的分析，为了阻止接触表面的相互穿过，必须在２个表面建立一种关系，这种关系称为接触协１板簧的有限元模型调条件，利用一个弹簧施加接触协调条件称为罚函数法．图２就是罚函数示意图，其中弹簧的变形在实际工作中，钢板弹簧同时存在大变形、各量应满足：F＝k，弹簧刚度k就是２个

8、面之间的Δ叶片间接触等多种非线性因素；工作中钢板弹簧接触刚度，接触刚度k越大表示接触表面的侵入较大的变形会导致钢板弹簧的刚度发生变化，这