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...     

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。     

少片根部加强型抛物线板簧的刚度与应力解析计算

为了满足板簧设计的刚度要求和应力约束条件,且考虑首片板簧的复杂受力及改善板簧强度,须采用根部加强型板簧结构,然而,目前尚无精确的少片根部加强型抛物线板簧刚度及应力解析计算公式。基于单片根部加强型抛物线板簧力学模型,利用卡氏第二定理,推导出其刚度、应力计算公式。根据少片板簧与各片板簧的刚度关系,建立了少片根部加强型抛物线板簧刚度、应力计算公式。通过实例对板簧挠度、刚度及应力进行解析计算和ANSYS仿真验证,结果显示解析计算值与其对应的仿真值均相吻合,相对偏差均在0. 80%以内,表明所建立的少片根部加强型抛物线板簧的刚度及应力解析计算公式是精确的,这对于少片根部加强型抛物线板簧的设计具有指导意义。     

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.     

SMA纤维复合材料变截面板簧的刚度特性研究

研究了嵌入形状记忆合金(SMA)纤维复合材料变截面板弹簧的刚度性能.首先分析一类常用SMA材料的基本力学性能,讨论了基于Brinson本构模型下的受限回复特性.在建立具有SMA纤维的各向异性层合梁的本构方程的基础上,利用瑞利-利兹能量法求板簧的挠度,给出板簧刚度的表达式.最后,运用MATLAB进行数值计算,得到了SMA纤维复合材料变截面板簧刚度随温度、铺层角、SMA含量的变化关系曲线,揭示了SMA纤维复合材料变截面板簧的刚度可调节机理.     

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%.     

变刚度悬架的虚拟匹配优化

为解决某客车变刚度悬架的匹配优化问题,首先对传统的汽车悬架匹配方法和流程进行了总结,然后提出了基于计算机辅助优化(CAO)技术的虚拟匹配优化方法,并给出了相应的匹配流程.该匹配方法先建立整车的虚拟优化模型,再编制优化匹配程序并设定优化目标,然后联合优化模型仿真进行虚拟匹配.为建立准确的虚拟模型,特对该车的前后轮胎和空满载下簧载惯性参数进行了测试.文中匹配的悬架参数包括前悬架扭杆的扭转刚度、前后减振器的阻尼系数、前后稳定杆的扭转刚度、后悬架板簧的初级刚度与复合刚度和板簧衬套的径向刚度.匹配时需要考虑空载和满载两种状态下的车辆性能.通过虚拟匹配得到了该车变刚度悬架的匹配结果,然后根据该结果试制了悬架样件,最后在某汽车试验场进行了对比验证试验.结果表明,所采用的虚拟匹配方法对变刚度悬架参数的匹配优化是有效可行的,这对汽车底盘的虚拟开发及优化具有一定的借鉴指导意义.     

冲击载荷下汽车复合材料板簧结构阻尼性能研究

为了提高冲击载荷下汽车复合材料板簧结构阻尼能力,提出基于应力载荷动态特性测量的冲击载荷下汽车复合材料板簧结构阻尼特性进行分析。首先,研究汽车复合材料板簧结构的弹性荷载力学模型,对汽车复合材料板簧结构的表面应变构件进行优化设计,提高预应力和复合材料板簧结构的阻尼特性;其次,对复合材料板簧结构的阻尼屈服能力进行评估,同时对应力载荷动态的特性进行测量,并分析其阻尼性能。最后,通过仿真实验进行性能测试,展示了该方法在冲击载荷下汽车复合材料板簧结构阻尼性能测试能力方面的优越性能。     

腹板嵌入式组合梁刚度与滑移

腹板嵌入式组合梁交界面上的滑移以及滑移对刚度影响与普通组合梁有很大不同,通过建立嵌入式组合梁的滑移微分方程推导出三种不同荷载状态下的滑移计算公式,进而通过曲率关系得出考虑滑移影响的挠度变形计算公式.在试验的基础上建立ANSYS有限元模型,通过试验结果与有限元结果对两点加载条件下理论公式进行验证.结果表明,建立的滑移与变形理论公式可以用来计算腹板嵌入式组合梁的变形性能;槽钉连接件的连接抗剪刚度相对较大,可不考虑滑移效应对挠度的影响.     

大型斜拉桥施工过程中上塔柱整体临时存放后的主梁变形控制

目的研究大型斜拉桥上塔柱整体竖转施工过程中临时存放阶段主梁挠度变化,为此类大型桥梁施工过程进行有效控制提供借鉴.方法结合在建的港珠澳大桥实际工程,对斜拉桥上塔柱整体吊装至主梁后并临时存放于主梁上部时整体结构的力学行为进行研究.一方面,考虑滑移效应,采用改进的折减刚度法对组合梁跨中挠度进行计算;另外,采用Midas有限元软件,根据设计要求,建立三维有限元模型对主梁挠度进行计算,并与现场监控的实测数据进行对比.结果上塔柱临时存放于主梁后,主梁实测下挠值与理论下挠值接近,挠度变化较小;单幅梁直腹板与斜腹板下挠值接近,左右幅梁挠度变化较为对称,主梁下挠状态相对稳定;上塔柱竖转完成后,主梁挠度基本恢复.结论上塔柱在主梁上临时存放的方案安全可行,对主梁下挠影响较小,满足设计及施工要求.     

长期荷载作用下再生混凝土梁徐变性能试验

为研究再生混凝土足尺梁长期变形规律,共设计制作了6根再生混凝土足尺梁.试验梁经过了750d的长期稳定加载,通过在三分点和跨中分别布置百分表得到梁的挠度变形随时间变化的关系曲线.试验分析了不同骨料取代率对挠度的和徐变系数的影响.还进行了初始挠度分析,比较了中国规范和美国规范初始挠度计算的差异,得到再生细骨料的掺入会使再生混凝土梁刚度大幅降低,初始挠度过大,设计时应予以特别注意.试验对不同骨料取代率下再生混凝土梁挠度、徐变系数进行了非线性拟合分析,结果表明试验值与计算值较为相符,可作为今后再生混凝土梁长期变形计算的参考依据.     

混凝土斜拉桥静载试验分析

本文对采用水平转体施工重量达14000吨绥芬河独塔单索面斜拉桥静载试验过程进行了阐述。在静载试验中,主要对各工况下主梁挠度、主塔塔顶变位、斜拉索索力增量、主梁的截面应力进行了测试,并利用桥梁博士软件建立斜拉桥模型,计算各工况下的理论值。通过实测值与理论值对比分析表明：结构在试验荷载作用下处于弹性受力状态,主梁、主塔的强度、刚度性能良好,受力状况合理;斜拉索受力合理,疲劳影响小;桥跨结构的偏载效应不明显,横向刚度大;桥跨结构能够满足设计要求。同时还可以看出,该种类型桥梁应用平面程序进行分析计算时,要根据空间分析结果对翼板部分参与工作截面进行适当折减。     

碟簧力学性能试验及仿真分析

针对外径28mm的C系列碟簧,利用微机控制电子试验机进行静力加载试验,得到碟簧不同工况下的载荷-位移特性曲线.基于ABAQUS有限元软件,建立了相应碟簧的有限元模型,进行不同位移载荷下的数值模拟计算,利用实验数据对数值计算结果进行检验并修正,修正后模型的计算结果与实测结果吻合良好.在此基础上,对开发的非标开槽碟簧建立有限元模型,计算得出了不同开槽位置和不同开槽方式下碟簧的载荷-位移特性曲线和刚度-位移曲线,系统分析了不同开槽位置和开槽方式对碟簧载荷变化范围、刚度变化速率、刚度变化幅度、负刚度区域大小和最大等效应力的影响.本研究对非标开槽碟簧的设计和作为负刚度元件在减隔振装置上的应用具有一定的参考价值.     

全尺寸叶片结构非线性对静载测试的影响

研究全尺寸叶片结构非线性对静载测试的影响,分析叶片应变、弯矩、刚度和挠度之间的关系,构建全尺寸叶片静载试验.通过三边法测试叶片的非线性变形及加载角度,在叶片截面上粘贴应变片监测局部应变.结果表明,与有限元目标值对比,在挥舞方向距离叶根4m附近的刚度最大相差48%;在摆振方向距离叶根23m至叶尖区域的刚度最大相差29%.通过实测结果修正有限元计算值,可为风机模型载荷计算提供精确刚度数据.     

高墩大跨连续刚构桥静动载试验

目的评价高墩大跨连续刚构桥在试验荷载作用下的承载能力与工作性能,为此类桥型的设计施工和运营养护提供参考.方法以云南省沾益至会泽高速公路牛栏江大桥为工程背景,荷载试验包括静载试验、动载试验,分别测试静载工况下各控制截面的应力状态和整体挠度,动载工况下桥梁的动态响应和振动模态参数.结果截面各测点的实测应力值、挠度值均小于理论计算值,桥梁的实际状况要好于理论情况.部分截面均出现了残余变形,相对残余变形小于20%.桥梁在无障碍行车工况下冲击系数在0.10～0.14;有障碍行车工况下冲击系数在0.20～0.29,说明桥面不平整时冲击效应较为明显.竖向一阶振动频率大于横向一阶振动频率,说明该桥竖向刚度强于横向刚度;同时该桥自振频率试验值均大于计算值.结论桥梁结构的整体刚度满足《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/T J21-01—2015)的规定.桥梁结构承载力及变形满足公路一级设计荷载正常使用要求.     

军用车辆悬挂系统热-机耦合特性研究

为解决军用车辆悬挂系统中减振器温升过高而漏油失效的问题,提出了全面的车辆悬挂系统机械动力学与其热学特性相互耦合模型.采用Matlab/Simulink建立此闭环正反馈系统的热机耦合模型,仿真计算得到某军用车辆在多种工况以及不同悬挂参数条件下的减振器温升特性曲线.研究结果表明:随着路面等级的下降,车速的提高,簧下质量和负重轮刚度的增大,减振器的温度升高加快;簧上质量和悬挂刚度对减振器温升特性无影响.     

渐变刚度钢板弹簧建模方法对比

为更好地分析钢板弹簧刚度特性,对钢板弹簧建模方法进行了对比研究。依据钢板弹簧国家标准GB/T 19844—2005,针对某型渐变刚度钢板弹簧分别在有限元软件Hypermesh和多体动力学软件Adams中建立其有限元模型和离散梁模型,并进行了仿真,得到刚度特性。将仿真结果与试验值进行了比较。结果表明,在针对该钢板弹簧的刚度分析中,运用离散梁法得到的刚度特性更加接近试验值。     

滑移对薄壁U型钢-混凝土组合梁挠度的影响

建立薄壁U型钢-混凝土梁的挠度计算模型,推导梁的平衡微分方程,得出组合梁在不同荷载作用下的挠度计算公式.对8根组合梁进行计算,将计算结果与用现有计算方法计算的值和试验值进行比较,结果表明,薄壁U型钢-混凝土梁的滑移效应对挠度的影响较大,不能忽略不计.在相同的剪力连接件作用下,薄壁U型钢-混凝土梁的剪力连接程度比普通钢-混凝土梁低,要适当增加剪力连接件,剪力连接程度系数可从0.66提高到0.75.通过与现行钢结构设计规范公式的比较和分析,得出适合薄壁U型钢-混凝土梁挠度计算的刚度折减系数修正计算公式.     

集材拖拉机轮胎静刚度的确定及其特性分析

集材机轮胎静载试验值用最小二乘法拟合,显示其载荷-变形关系为一多项式,由此可计算出不同载荷下轮胎的静刚度和有效结构刚度。轮胎的载荷-变形特性与充气压力,载荷的大小及频率,轮胎的种类、尺寸,结构、使用年限及磨损等因素有关。