钢板弹簧疲劳寿命计算-车辆工程专业论文.docxVIP

摘要钢板弹簧是汽车非独立悬挂装置中的一种常用的弹性元件，其强度特性和疲 摘要 钢板弹簧是汽车非独立悬挂装置中的一种常用的弹性元件，其强度特性和疲 劳特性对车辆行驶的可靠性和安全性有重要意义。本文从对钢板弹簧结构应力的 有限元分析基础上，利用s-N曲线法计算其循环载荷下的疲劳寿命， 使用参数化建模方法，建立钢板弹簧自由状态下的有限元模型。在两簧片的 接触区域生成ANsYS软件所提供的接触单元，并通过适当的特性选取，来模拟 簧片问的非线性接触。模拟装配夹紧过程旌加载荷约束，并计算该过程中钢板弹 簧内部产生的预应力。根据装配阶段各簧片的变形情况，并利用装配阶段所建模 型的参数化语言程序建立钢板弹簧总成的有限元模型。使用加载头和簧片的接触 行为来模拟加载状况，并将对簧片中心的变形控制转换为对加载点的位移约束， 然后利用载荷步选项配置完成一个载荷循环，由此计算出加载阶段下钢板弹簧内 部的应力循环。利用模型结果计算钢板弹簧的刚度，并进行钢板弹簧刚度试验验 证模型的正确性。 通过外部文件完成装配阶段向加载阶段跨模型的应力结果数据的传递，然后 在加载阶段模型中进行两阶段模型应力数据的合成运算，得到钢板弹簧实际工况 下的完整应力循环。幂H用材料S—N曲线，并考虑钢板弹簧实际的零部件特征对 其疲劳特性的影响，利用ANsYS参数化设计语言，编制程序计算出模型危险区 域的疲劳寿命，并通过实际的钢板弹簧的疲劳试验来验证结论的正确性。 本文通过使用有限元法的结构应力分析计算和疲劳试验研究表明，钢板弹簧 簧片间良好的摩擦状况对结构的应力分布无明显影响。同时通过使用各阶段应力 合成的方法，能较好的模拟考虑钢板弹簧装配阶段预应力在内的完整应力循环。 并且采用加载头和簧片间的接触行为能较准确的模拟出加载点存在着滑移状况 的这种特殊的加载形式。最后对模型采用疲劳寿命的s-N曲线法计算能较准确 的预测出疲劳破坏发生的区域及结构的疲劳寿命，在实际应用中对钢板弹簧的设 计有重要的指导意义， 关键词； 钢板弹簧，有限元，接触，预应力，疲劳寿命 ABSTRACTLeaf ABSTRACT Leaf spring is an elastic component often used in d印endent-t)，pe suspension on modem Vehicles， aIld its s仃ess a11d fatigue strength characteristics are Vital to the reliability a11d security i11 t11e vehicle riding． Based on the stmcture s仃ess statlls research of 1eaf springs，this paper caIculates the f-atigue 1ife of the leaf sprmg under cycle loadmg．And find out a solution to predict the f-atigLle life by combine FE analysis wim progr砌calculation． FEA model of its free status has been built us证g ANSYS APDL．To flgure out the nonlinear contact condition of the leaf spring，we use contact element t)，pe to simulate me comact region of leaf spring，and仃eat wi廿1 t11e elements’attributes pr叩erly．111en也e initial stress was calculated with proper load a11d the assembly process simulation．The FEA assembly model was built accord曲g to the distortion of the leaf spring协me fomer phase in ANSYS APDL．The load case was simulated witll contact of 10ading head and leaf spring．And the displacement con仃ol of the leaf sprmg center waS transferred to me displacement at load poim．Then afcer the load step options conngu