【正文】 值。自適應(yīng)性網(wǎng)格劃分是指在現(xiàn)有網(wǎng)格基礎(chǔ)上，根據(jù)有限元計算結(jié)果估計計算誤差、重新劃分網(wǎng)格和再計算的一個循環(huán)過程。由于其在非線性求解、流固耦合分析等方面的強(qiáng)大功能，迅速成為有限元分析軟件的后起之秀，現(xiàn)已成為非線性分析計算的首選軟件 。 近年來隨著計算機(jī)技術(shù)的普及和計算速度的不斷提高，有限元分析在工程設(shè)計和分析中得到了越來越廣泛的重視，已經(jīng)成為解決復(fù)雜的工程分析計算問題的有效途 徑，現(xiàn)在從汽車到航天飛機(jī)幾乎所有的設(shè)計制造都上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 小型貨車鋼板彈簧結(jié)構(gòu)有限元仿真設(shè)計 22 已離不開有限元分析計算，其在機(jī)械制造、材料加工、航空航天、汽車、土木建筑、電子電器，國防軍工，船舶， 鐵道，石化，能源，科學(xué)研究等各個領(lǐng)域的廣泛使用已使設(shè)計水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1） 增加產(chǎn)品和工程的可靠性； （ 2） 在產(chǎn)品的設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)潛在 的問題 （ 3） 經(jīng)過分析計算，采用優(yōu)化設(shè)計方案，降低原材料成本 （ 4） 縮短產(chǎn)品投向市場的時間 （ 5） 模擬試驗方案，減少試驗次數(shù)，從而減少試驗經(jīng)費 國際上早在 60年代初就開始投入大量的人力和物力開發(fā)有限元分 程析 ，但真正的 CAE軟件是誕生于 70年代初期，而近 15年則是 CAE軟件商品化的發(fā)展階段， CAE開發(fā)商為滿足市場需求和適應(yīng)計算機(jī)硬、軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，在大力推銷其軟件產(chǎn)品的同時，對軟件的功能、性能，用戶界面和前、后處理能力，都進(jìn) 行了大幅度的改進(jìn)與擴(kuò)充。 在設(shè)計過程中，首先根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中的技術(shù)指標(biāo)去實地測量的數(shù)據(jù)和尺寸完成一 個鋼板彈簧的整體的模型， 然后再設(shè)計兩種方案再建兩個模型 進(jìn)行比較 。 UG 在航空航天、汽車、通用機(jī)械、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械以及其它高科技應(yīng)用領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)計和模具加工自動化的市場上得到了廣泛的應(yīng)用。 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 mmHLR 28 178 020 ?? 汽車驅(qū)動時，后鋼板彈簧承受的載荷最大，在它的前半段出現(xiàn)最大應(yīng)力。 由公式 來驗算鋼板彈簧的剛度： mmNYYaEcnk kkk/135)(61 13 1??? ?? ??? ，與由式 c=FW/fC得到的 c=129N/mm 相比較誤差為 %，符合要求。 圖 單片彈簧和少片彈簧 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 小型貨車鋼板彈簧結(jié)構(gòu)有限元仿真設(shè)計 16 按拋物線形變化 此時厚度 hx隨長度的變化規(guī)律為 hx=h2(x／ 12)1/2慣性矩 Jx=J2(x／ 12)3／ 2，單片剛度為 ])/(1[ 6 323 2 klll EJc ?? ???????????????????? ????? () 式中， E為材料的彈性模量；ξ為修正系數(shù)，取 0． 92； l， l2如圖 ；J2=(bh23)／ 12，其中 b為鋼板寬； k=1(h1／ h2)3。 常采用表面噴丸處理工藝和減少表面脫碳層深度的措施來提高鋼板彈簧的壽命。 鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算 鋼板彈簧主片卷耳受力如圖 所示。 根據(jù)最小勢能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢能總和最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈簧的 R0為 ?????niini iiLRLR11)(1 ????????????????????? ???? () 式中， l為鋼板彈簧第 i片長度。和各片彈簧預(yù)加應(yīng)力 i0?的條件下，可以用式 ()計算出各片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑 Ri。 11 ksll ?? 代人式 ()，求得的剛度值是鋼板彈簧總成的夾緊剛度 zc 。首先假設(shè)各片厚度不同，則具體進(jìn)行步驟如下： 先將各片厚度 hi的立方值 hi3按同一比例尺沿縱坐標(biāo)繪制在圖上 (圖)，再沿橫坐標(biāo)量出主片長度的一半 L／ 2和 U形螺栓中心距的一半 s／ 2，得到 A、 B兩點，連接 A、 B即得到三角形的鋼板彈簧展開圖。但片數(shù)少了將使鋼板彈簧與等強(qiáng)度梁的差別增大，材料利用率變壞。為使各片壽命接近又要求最厚片與最薄片厚度之比應(yīng)小于 。推薦片寬與片厚的比值 b ／ ph 在 6～ 10范圍內(nèi)選取。 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定 鋼板斷面寬度 b的確定有關(guān)鋼板彈簧的剛度、強(qiáng)度等，可按等截面簡支梁的計算公式計算，但需引入撓度增大系數(shù) δ 加以修正。當(dāng) 0?af 時，鋼板彈簧在對稱位置上工作。縱置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，并且結(jié)構(gòu)簡單，故在汽車上得到廣泛應(yīng)用。 事實上，彈簧各片的接觸 狀態(tài)與各片本身的和同組其他葉片的自由曲率 、 弧高、厚度、長度等幾何形狀 。 本文 根據(jù)汽車設(shè)計的要求對懸架中的鋼板彈簧進(jìn)行了設(shè)計和計算， 并使用 UG進(jìn)行建模，然后應(yīng)用 ABAQUS有限元分析軟件進(jìn)行了受力分析和仿真設(shè)計和計算 。上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 小型貨車鋼板彈簧結(jié)構(gòu)有限元仿真設(shè)計 1 摘 要 鋼板彈簧具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格低廉等優(yōu)點，在汽車中被廣泛地使用。 關(guān)鍵詞： 鋼板彈簧 ABAQUS 有限元 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 小型貨車鋼板彈簧結(jié)構(gòu)有限元仿真設(shè)計 2 Jubilee wagon spring structure finite element simulation design ABSTRACT The spring has the structure simply, the work reliable, the price inexpensive and so on the merits, widely is used in the automobile. It has contact between the big distortion, leaf blade39。 裝配力及工作載荷等多種因素有關(guān)，是多個彈性體的組合件承受工作載荷條件下的一個非線性 接觸響應(yīng)問題，不可能服從一個事先的 假定 。 縱置鋼板彈簧又有對稱式與不對稱式之分。為了在車架高度已限定時能得到足夠的動撓度值， 常取 mmfa 20xx～? 。因此，可根據(jù)修正后的簡支梁公式計算鋼板彈簧所需要的總慣性矩 J0。 鋼板彈簧片厚 h的選擇矩形斷面等厚鋼板彈簧的總慣性矩 0J 用下式計算 1230 nbhJ ? ???????????????????????????（ ） 式中， n為鋼板彈簧片數(shù)。 最后，鋼板斷面尺寸 b和 h應(yīng)符合國產(chǎn)型材規(guī)格尺寸。多片鋼板彈簧一般片數(shù)在 6～ 14片之間選取，重型貨車可達(dá) 20片。 AB線與各葉片上側(cè)邊的交點即為各片長度。 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計算 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下 的弧高 H0 鋼板彈簧各片裝配后，在預(yù)壓縮和 U形螺栓夾緊前，其主片上表面與兩端 (不包括卷耳孔半徑 )連線間的最大高度差 (圖 )，稱為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 H0，用下式計算 )(0 fffH ac ???? ??????????????????? ???? () 式中， fc為靜撓度； fa為滿載弧高；Δ f為鋼板彈簧總成用 U形螺栓夾緊后引起的弧高變化，22 ))(3( L ffsLsf ca ????； S為 u形螺栓中心距； L為鋼板彈簧主片長度。選取各片彈簧預(yù)應(yīng)力時，要 求做到：裝配前各片彈簧片間間隙相差不大，且裝配后各片能很好貼和；為保證主片及與其相鄰的長片有足夠的使用壽命，應(yīng)適當(dāng)降低主片及與其相鄰的長片的應(yīng)力。 鋼板彈簧總成弧高為 028RHH???????????????????????? ???? （ ） 用式 ()與用式 ()計算的結(jié)果應(yīng)相近。卷耳處所受應(yīng)力，是由彎曲應(yīng)力和拉 (壓 )應(yīng)力合成的應(yīng)力 。表面噴丸處理有一般噴丸和應(yīng)力噴丸兩種，后者可使鋼板彈簧表面的殘余應(yīng)力比前者大很多。 彈簧在拋物線區(qū)段內(nèi)各點應(yīng)力相等，其值為22 26bhlFS??。 由公式 得 g 鋼 板 彈 簧 總 成 在 自 由 狀 態(tài) 下 的 弧 高mmfffH ac 99)(0 ????? ，其中 mmL ffsLsf ca ))(3( 2 ???? 。 σmax 用 公式 MP aMP abhMGWll cllmG 1000][722)( )( 1 22021 1211m a x ????? ?? ???? ，所以該方案強(qiáng)度 也可靠。例如在輔助實體造型方面， UG 軟件具有除同類軟件所具備的通用功能外、還具有靈活的復(fù)合建模、細(xì)膩的動畫渲染和快速的原型工具等卓越的功能，使設(shè)計者能根 據(jù)工程設(shè)計的實際情況確定最佳的建模方式，從而得到最佳的設(shè)計效果。 新建 一 個文件命名為 leaf spring 的模型 。這就使得目前市場上知名的 CAE軟件，在功能、性能 、易用性、可靠性以及對運行環(huán)境的適應(yīng)性方面，基本上滿足了用戶的當(dāng)前需求，從而幫助用戶解決了成千上萬個工程實際問題，同時也為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工程應(yīng)用做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。 縱觀當(dāng)今國際上 CAE軟件的發(fā)展情況，可以看出有限元分析方法的一些發(fā)展趨勢： 與 CAD軟件的無縫集成 當(dāng)今有限元分析軟件的一個發(fā)展趨勢是與通用 CAD軟件的集成使用，即在用 CAD軟件完成部件和零件的造型設(shè)計后，能直接將模型傳送到 CAE軟件中進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分并進(jìn)行分析計算，如果分析的結(jié)果不滿足設(shè)計要求則重新進(jìn)行設(shè)計和分析，直到滿意為止，從而極大地提高了設(shè)計水平和效率。對于許多工程實際問題，在整個求解過程中，模型的某些區(qū)域?qū)a(chǎn)生很大的應(yīng)變，引起單元畸變，從而導(dǎo)致求解不能進(jìn)行下去或求解結(jié)果不正確，因此必須進(jìn)行網(wǎng)格自動重劃分?，F(xiàn)在用于求解結(jié)構(gòu)線性問題的有限元方法和軟件已經(jīng)比較成熟，發(fā)展方向是結(jié)構(gòu)非線性、流體動力學(xué)和耦合場 問題的求解。 ABAQUS無論對簡單或復(fù)雜的線性和非線性工程問題都提供了一套完整強(qiáng)大的有限元理論解決方案，對于廣泛領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)，熱和連接分析問題都能解決。在大部分模擬中，甚至高度非線性問題，用戶只需提供一些工程數(shù)據(jù)，像結(jié)構(gòu)的幾何形狀、材料性質(zhì)、邊界條件及載荷工況。 ABAQUS的系統(tǒng)級分析的特點相對于其他的分析軟件來說是獨一無二的。；針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或輪胎結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)筋功能，可用于實體，板殼和梁單元（ *Rebar）；針對管道工程結(jié)構(gòu)的土壤 /管柱連接單元（ *PipeSoil）；解理材料模型（ Jointed Material）。 圖 Start Point和 end point 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 小型貨車鋼板彈簧結(jié)構(gòu)有限元仿真設(shè)計 30 6)選擇 Create Partition 窗口中的 Edge選項，選擇 Select midpoint/datum point,點擊 Apply,選擇上一步分割此面的線作為欲分割的 Edge，選擇此線上的中點作為分割點，點擊 Create Partition,則在隨后網(wǎng)格劃分中，會在此形成一個節(jié)點，用來加載（見圖 ）。 劃分網(wǎng)格 1） 進(jìn)入 Mesh模塊，對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。則生成了相應(yīng)的 Mesh part。 7）點擊工具箱欄中的 FIELD Output Manager 按鈕，進(jìn)入對話框后，刪除原有的 HOutput1，點擊左下角的 Create 創(chuàng)建一個新的輸出需求，命名為 Output，接受默認(rèn)的輸出，點擊 OK。 3）點擊工具箱欄的 Create Boundary Condition按鈕 ，進(jìn)入 Create Boundary Condition對話框，將其命名為 BC，選擇 Displacement/Rotation,點擊 Continue，同樣的方法，在 Region Selection中選擇我們剛剛建立的BC_NODES， 為了真實模擬鋼板彈簧工作的情況， 在 Edit Boundary Condition中選擇 U2， U3， UR1， UR2， UR3，即將此 Set中的節(jié)點的自由度全部限定， 但不限制 X方向的自由度， 如圖 ，點擊 OK，退出邊界條件的設(shè)定，完成了模型邊界的約束。 方案三的計算結(jié)果 方案 三 加載 15000N的應(yīng)力分析圖 鋼板彈簧的最大應(yīng)力 為 ,最大位移量為 。 在這篇文章中， 我們將展示出 ABAQUS 是如何很好的有效率的運行不同的類型模擬仿真的。 在這篇文章中，它將展示由 ABAQUS 提供的唯一代碼的統(tǒng)一的有限元模型是如何處理頭部碰撞，提取固有頻率，下陷，和蠕變分析的。把變形的能密度分配給剛性的系統(tǒng)特性，它與動態(tài)特性是緊密相關(guān)聯(lián)的。在駕駛艙模塊設(shè)計中重要模式的頻率將與那些 MSC/ Nastran 相比較。 為了安全的問題，設(shè)計駕駛艙模型應(yīng)該符合安全章程定義的性能要求， 例如在北美洲施行的聯(lián)邦機(jī)動車安全標(biāo)準(zhǔn)第 201 條 (國家公路交通安全管理局， 1995 年 )。在駕駛艙模塊設(shè)計階段中有幾項必不可少的重要分析例如頭部碰撞分析， 固有頻率的提取， 下陷分析， 和蠕變分析被作為例子執(zhí)行了。 可以得出以下結(jié)論： 方案 3是最理想的方案 ， 他的強(qiáng)度符合要求，節(jié)省材料，鋼板之間的摩擦小， 而且它的平順性要比其它兩種方案好。 2）在