钢板弹簧简化模型有限元分析.docVIP

湖北汽车工业学院汽车专业课程设计报告

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湖北汽车工业学院

HubeiAutomotiveIndustriesInstitute

分析计算说明书

课程名称车辆工程专业课程设计

设计题目钢板弹簧简化模型的有限元分析

班级T843-2专业车辆工程学号20080430232

学生姓名杨强

指导教师（签字）

起止日期2011年12月19日-2011年12月30日

2012年2月20日-2012

目录

TOC\o1-3\h\z\u1引言 2

2设计要求 3

3分析所用数据 3

4分析过程 4

4.1简化模型一的分析过程 4

4.1.1模型的建立及网格划分 4

4.1.2加载与求解 5

4.1.3收敛性分析 11

4.2简化模型2的分析过程 13

4.2.1建模 13

4.2.2网格划分 13

4.2.3加载与求解 14

4.2.4简化模型二的优化设计 17

5课程设计的心得体会 21

6参考文献 21

钢板弹簧简化模型的有限元分析

1引言

钢板弹簧是汽车非独立悬挂装置中常用的一种弹性元件。其作用是传递车轮与车身之间的力和力矩，缓和由于路面不平而传递给车身的冲击载荷，衰减冲击载荷所引起的振动，保证车辆的行驶平顺性。钢板弹簧结构简单，维修方便，成本低廉，在悬挂系统中可兼起导向作用，因此得到极为广泛的应用，其疲劳特性与阻尼特性对车辆行驶的可靠性和安全性有重要意义。本文对钢板弹簧简化模型结构进行有限元分析，弄清楚其应力分布的规律。采用各种网格对模型对模型划分，并作出了比较，计算了模型的最大misses应力和变形，用对称结构进行了计算，用目标驱动优化功能对模型做了结构优化设计。

2设计要求

图2.1

如图2.1所示钢板弹簧的简化模型，受力情况如上，要求：

（1）采用四面体，六面体及自由方式进行网格划分，计算各情况的钢板弹簧三维简化模型的最大misses应力，变形和安全系数；

（2）采用二维单元计算模型的最大misses应力，变形；利用结构的对称性对二维模型进行计算；

（3）若钢板弹簧简化模型改为图2.2，分析结构的三维简化模型的最大misses应力，变形和安全系数；

图2.2

（4）利用参数化研究与目标驱动的优化功能对结构进行优化设计；

3分析所用数据

（1）板长900mm，宽250mm,厚25mm；

（2）材料弹性模量211Gpa，泊松比0.3；

（3）左右两侧各受到大小4500N的集中力；

（4）中部沿宽度方向受到铅垂方向的约束；

4分析过程

4.1简化模型一的分析过程：

4.1.1模型的建立及网格划分：

模型的建立如图4.1所示

图4.1

（1）采用solid187（10NodeQuadraticTetrahedron）对模型网格划分：(单元大小：5mm)

得到节点数：206919单元数：129894如图4.2所示

图4.2

（2）采用六面体网格划分：

所用到的单元为：Solid187（10NodeQuadraticTetrahedron）

Solid186（20NodeQuadraticHexahedron）

Solid186（20NodeQuadraticWedge）

Solid186（20NodeQuadraticPyramid）

得到的节点数：112079单元数：24151如图4.3所示

图4.3

（3）采用扫掠方式划分：

所用到的单元：Solid186（20NodeQuadraticHexahedron）

Solid186（20NodeQuadraticWedge）

得到节点数：111485单元数：23535如图4.4所示

图4.4

4.1.2加载与求解

采用四面体单元进行分析计算如下：

（1）约束及加载如下：两个集中力加载在两个尖角的线上，固定支撑在底面的线上

如图4.5所示

图4.5

求解结果如图4.6所示：位移图：最大位移3.245mm

图4.6

应力图如图4.7所示：最大应力960.02Mpa

图4.7

（2）上述结果应力值较大，出现