不同摩擦系数的少片变截面钢板弹簧性能分析

采用不同材料的板簧垫片,簧片间摩擦系数亦有所不同,因此设计钢板弹簧时仅考虑钢与钢的接触摩擦将造成其性能分析结果的不准确.针对这一问题,利用ANSYS软件的接触非线性功能,对少片变截面钢板弹簧的等效应力及刚度特性进行分析,得到不同摩擦系数下的VonMises应力分布和载荷-变形曲线,重点讨论了摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响;同时对钢板弹簧进行相应的性能试验.结果表明:少片变截面钢板弹簧的应力计算值和测试值误差较小,刚度仿真计算值和试验测量值基本吻合,相对误差小于5%,说明有限元分析能精确地模拟各簧片间的接触和摩擦问题,真实反映钢板弹簧的受力和变形情况,可用于研究簧片间不同摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响.     

两片变截面式渐变刚度钢板弹簧的轻量化设计

建立两片变截面式渐变刚度钢板弹簧模型,运用MATLAB优化工具箱对某轻载货车钢板弹簧进行满足应力要求前提下的优化,使其所使用的板簧材料最少,并利用ANSYS有限元分析软件验证其性能.结果表明:在应力满足要求的前提下,优化后的两片变截面式渐变刚度钢板弹簧,质量减轻了44.16%,且仿真的刚度值与数值计算刚度值基本一致.     

渐变刚度特性状态下的板簧挠度计算

为解决渐变刚度特性状态下的板簧挠度计算问题,根据莫尔积分,建立了考虑板簧截面两侧圆弧的主簧刚度和主副簧复合刚度的数学模型;通过有限元仿真分析,得到了渐变刚度板簧的刚度-载荷特性,并利用积分运算,建立了渐变刚度板簧在不同载荷下的挠度计算式.通过实例计算和试验验证可知,挠度计算值与试验测试值的最大相对偏差为5.46%.研究结果表明:渐变刚度特性状态下的板簧挠度计算方法是正确的,可以为渐变刚度板簧的正向设计提供理论参考.     

基于CAD/CAE的汽车钢板弹簧力学性能分析

利用CAD/CAE技术,考虑了大变形、片间接触摩擦等非线性因素,建立了某客车钢板板簧的非线性有限元模型,对板簧满载负荷时的应力、变形进行了仿真分析,得出刚度和强度性能,为多片等截面钢板弹簧的精益设计提供了参考作用。     

钢板弹簧重叠部分应力及许用厚度计算理论的研究

为满足叠加钢板弹簧解析拆分设计及CAD软件开发的要求,根据叠加钢板弹簧的力学模型,对钢板弹簧重叠部分等效厚度进行研究,并利用各片变形量、厚度与载荷之间关系,建立叠加钢板弹簧重叠部分等效厚度解析计算式.根据重叠部分等效厚度解析计算式和单片等效钢板弹簧应力公式,建立叠加钢板弹簧重叠部分应力及最大应力解析计算式.根据重叠部分的应力解析计算式和许用应力,建立许用厚度解析计算式.最后,通过实例对钢板弹簧重叠部分应力及许用厚度进行解析计算和ANSYS仿真验证.结果表明所建立的叠加钢板弹簧重叠部分应力及许用厚度的解析计算理论是正确的.     

非均布压力下的减振器节流阀片应力解析计算

根据减振器节流阀片力学模型,利用边界条件和变形连续性条件,给出了阀片在线性非均布压力作用下的变形曲面微分方程的通解.利用叠加原理,建立了减振器节流阀片在非均布压力下的变形解析计算式.根据阀片变形、内力和应力之间的关系,创建了在非均布压力下节流阀片径向、周向和复合应力解析计算式.通过实例,对节流阀片在不同非均布压力作用下的应力进行了解析计算,并利用ANSYS有限元软件进行数值仿真验证,解析计算结果与数值仿真结果吻合,相对偏差仅为1.41%.结果表明,所建立减振器节流阀片在非均布压力下的应力解析计算方法是正确可靠的,对减振器节流阀片设计和强度分析具有重要的应用价值.     

椭圆钢丝旋转对弹簧切应力及刚度的影响

由于工艺精度等原因,椭圆钢丝螺旋弹簧的截面会产生绕形心旋转变形。为了研究截面旋转角的影响和计算旋转椭圆钢丝螺旋弹簧的切应力及刚度,基于弹性力学,推导了旋转椭圆钢丝螺旋弹簧切应力模型与刚度模型。通过实例计算和有限元分析可知,切应力计算值与仿真值的最大相对偏差为1.79%,最大切应力及其所在角度以及刚度的计算值与仿真值的相对偏差均小于1%。结果表明,旋转椭圆钢丝螺旋弹簧的切应力及刚度模型是正确的,截面旋转角只影响截面切应力,对刚度无影响;若截面旋转角达到15°,该截面最大切应力较水平椭圆截面增加8.96%,所以提高工艺水平对改善弹簧的寿命及可靠性非常重要。     

两片变截面变刚度钢板弹簧遗传优化设计

针对汽车钢板弹簧轻量化问题,以某款微型车钢板弹簧为研究对象,通过方程推演拟合出两片变截面板簧的接触过程,并在此基础上建立两片渐变刚度钢板弹簧的优化数学模型.基于遗传算法,运用Matlab开发了优化设计的仿真程序,通过运用Matlab开发的应力验算仿真程序和ANSYS有限元分析对优化模型进行验证,最后进行样件试验.结果表明:在保证性能的要求下,节省板簧材料31.6%.     

采用遗传算法的复合材料板簧多目标优化方法

为了使某客车复合材料板簧的性能达到最优,提出了一种针对复合材料板簧的多目标优化方法。综合应用遗传算法中的权重系数变换法和混合法,调用编写的复合材料板簧各项性能的Matlab计算程序,采用Matlab遗传算法工具箱建立了以铺层参数为设计变量,以复合材料板簧的刚度、强度和质量为子目标的多目标优化模型。优化结果表明,簧身的宽度应取最大值,从长度渐变铺层区域末端到中部凸起结构的簧身厚度应以抛物线规律增加。对优化得到的设计方案进行样件试制和台架试验。试验结果表明,优化得到的复合材料板簧质量为钢板弹簧的40%,疲劳寿命是钢板弹簧的3倍,同时也满足整车对板簧刚度和强度的要求。     

悬索桥成桥主缆线形计算的混合线形理论法

基于悬索桥在恒载作用下的力学特点,对悬索桥的主缆线形及无应力长度的解析计算方法进行研究,在抛物线理论和悬链线理论的基础上推导出混合线形理论近似显式方法,以此确定恒载状态下成桥线形、主缆无应力长度.与精确计算方法相比,该方法计算过程简单且精度高于抛物线法,精度满足成桥几何线形的初步设计要求,适用于主缆线形和内力的初步计算.     

异形汽车座椅弹簧的刚度及应力分析

以某型异形汽车椅弹簧为研究对象,针对其刚度特性及应力进行理论计算.利用Hypermesh与ANSYS联合仿真研究该异形汽车座椅弹簧的结构特点,并对其弹簧的刚度特性进行应力分析和强度校核.结果表明:基于弹簧串联理论得到的弹簧刚度和仿真结果更接近;汽车座椅弹簧轴向载荷与轴向变形量呈近似线性关系,刚度随着轴向力的增大而小幅增大,在满载工况下,汽车椅弹簧能满足强度要求,符合实际应用要求.利用有限元软件对弹簧进行应力分析及强度校核,并对切应力计算公式提出修正系数,使结果更加合理.     

板簧的改进中性面法柔体建模与刚度分析

针对采用中性面法在ADAMS中建立板簧柔体模型速度较慢、计算板簧刚度误差较大的问题,提出了改进中性面法的建模思想,将所有主簧简化为某个等效中性面的单片主簧,考虑骑马螺栓约束的前提下,将中性面按厚度基本相似原则分成若干等强度直线段,按板簧中性面上各段真实特性设定Beam单元参数来模拟这些直线段.以某渐变刚度板簧为例,应用...     

微机电系统中凸台-弹性膜结构的力学建模与仿真

为了测试和评定微构件的力学特性,建立了凸台弹性膜结构的力学模型。将凸台弹性膜结构化简为中心带有凸台的无限长薄板条结构,利用板壳理论得出了凸台的弹性模量、厚度和横截面积对弹性膜表面应力分布影响的解析计算公式,并通过有限元分析对计算结果进行仿真验证。理论分析和仿真结果吻合。凸台弹性膜复合结构的等效弯曲刚度与凸台的弹性模量和厚度有关,当凸台的弹性模量和厚度增加时,凸台弹性膜复合结构的等效弯曲刚度增大,可以通过增加凸台的弹性模量和厚度来提高凸台弹性膜结构的强度。该研究为凸台弹性膜结构的优化设计和应用提供了计算方法和设计依据。     

强空间影响的结构抗震分析

为了正确计算空间影响较强的结构物的地震作用，本文建立了考虑有剪切变形影响及两端带刚性域的单根空间杆件的刚度阵和质量阵计算公式，精确地反映了空间结构物的刚度和质量分布情况，为正确地计算结构物的周期和进行抗震分析，提供了可靠的依据，算例表明，第一自振频率的计算值与其实测值相吻合，且其对应的地震作用所引起的内力起控制作用。     

滚珠丝杠等效刚度解析表达研究

为了得到精准的滚珠丝杠等效抗拉及抗扭刚度的计算公式,对一种丝杠刚度的计算方法进行了研究.通过理论推导、数值仿真和基于修正的二维对数正态分布的密度函数拟合得到了考虑不同参数的滚珠丝杠的抗弯和抗拉刚度的解析表达式.对比公式计算结果和有限元仿真结果,可以发现本文的刚度表达公式具有更强的通用性和计算精度.     

体外预应力筋极限应力的简化计算方法

为了得到一个简捷、实用、可靠的体外预应力筋极限应力设计值的计算公式,结合48片试验梁的试验数据,对常见的九种计算方法进行了评价和分析。基于评价分析结果,首先选取与试验结果相比计算准确度较高且便于应用的计算模式,然后对计算模式进行修正以满足桥梁设计的要求,最终得到一种桥梁体外预应力筋极限应力设计值的计算公式。给出两个体外预应力筋加固钢筋混凝土简支梁桥和预应力混凝土连续梁桥的极限应力计算示例,验证了公式的正确性,可供桥梁加固工程参考。     

摩擦对某钢板弹簧力学特性的影响分析

摩擦是影响钢板弹簧非线性的关键因素.基于CATIA建立某少片钢板弹簧几何模型,考虑接触摩擦,在ABAQUS中建立其有限元模型,分析不同摩擦下钢板弹簧的力学特性.通过5种摩擦系数和2种载荷的不同组合,获得不同载荷及摩擦对钢板弹簧刚度、应力分布及接触压力的影响规律.结果表明:在同一载荷状态下,钢板弹簧刚度随摩擦系数的增大而增大,应力与片间接触压力随摩擦系数的增大而减小;同一摩擦状态下,刚度随载荷的增加呈增长趋势,且摩擦系数越大该趋势越明显.研究结果可为兼顾刚度,强度及接触压力性能的钢板弹簧设计开发提供参考.     

大跨度部分地锚斜拉桥力学分析与参数研究

为分析大跨度部分地锚斜拉桥受力特征,合理确定其设计参数,进行了解析方法研究和参数分析.基于斜拉索面膜化假定,推导了大跨度部分地锚斜拉桥的平衡微分方程,求得其近似解;推导了若干关键力学响应的计算公式,并与有限元计算成果进行了对比;通过解析计算公式,对边中跨比、塔梁高跨比、主梁刚度、索塔刚度和地锚锚索支承刚度等参数进行了研究,提出了大跨度部分地锚斜拉桥的若干设计建议.计算结果表明,所推导公式的误差均小于15%,可满足概念设计时的精度要求.参数分析表明,大跨度部分地锚斜拉桥边中跨比可取0.3左右,塔梁高跨比可按传统斜拉桥取值;主梁、索塔自身刚度对结构整体受力影响较小,而地锚索支承刚度影响较大.     

桥式起重机端梁三维有限元受力分析

在分析了桥式起重机端梁受载情况的基础上,建立了桥式起重机端梁的三维有限元模型,采用商业有限元软件对算例进行了数值计算．通过分析计算可以显示出端梁的变形情况、最大应力值和位移值,可以读取端梁上任一位置的应力值和位移值．仿真结果表明,该算例的强度和刚度均满足要求,根据计算结果可以对端梁结构进行适时改进．     

冲击危险性及其实时预警云图技术

采用抛物线型隶属函数分别建立了基于应力值和应力变化速度的冲击危险性指数计算公式,利用最大隶属度原则计算多因素冲击危险性指数,使用云图的方式全面、直观地反映工作面支承压力及冲击危险性的空间分布规律,最终建立了基于云图的冲击危险性预警系统.该系统已在全国20多个具有冲击危险性的煤矿得到应用,并取得良好的效果.