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Abaqus在钢板弹簧接触分析中的应用
龙海强袁登木
(长安汽车股份有限公司汽车工程研究院CAE所)
摘要：钢板弹簧是车辆设计中常用的弹性元件，其结构涉及较多的接触问题。本文利用Abaqus/Explicit显示动力学分析，
模拟板簧结构的接触特性。通过CAE分析获得了板簧结构考查点的应力与位移特性。
关键词：钢板弹簧；Abaqus；接触分析
ApplicationofAbaqusinLaminatedSpringContactAnalysis
Abstract:Thelaminatedspringisoneofthemostusedpartsinautomobile,thestructurerefersmanycontactproperties.This
paperintroducestheapplicationofAbaqus/Explicitdynamicanalysisinlaminatedspring.Withtheanalysis,wegetthepoints`stress
anddisplacementcharacterofthespring.
Keywords:LaminatedSpring;Abaqus;ContactAnalysis
1引言
钢板弹簧是车辆设计中常用的弹性元件之一。其结构复杂，涉及多层钢板接触叠加，因此难以准确把握其结
构力学特性。本文介绍应用Abaqus/Explicit进行钢板弹簧的显式动力学分析，通过CAE分析，我们获取了板簧
中考查点的位移特性以及应力特性。
2CAE分析
2.1板簧结构几何模型
如图1所示，该板簧结构由5层钢板叠加组成。
图1板簧几何模型
2.2材料信息
计算中所使用的材料参数如下：
弹簧刚的材料参数：
弹性模量：208GPa
材料密度：7.8e-9ton/mm
3
泊松比：0.3
长度单位为：mm
2.3有限元模型
本次分析应用Abaqus/Explicit求解计算。采用六面体单元C3D8R建模，其有限元模型如图2所示。通过创
建接触对建立各层钢板间的连接关系。
图2板簧有限元模型
其中分析模型规模信息列表如下
表1钢板弹簧模型信息表
零件结点数单元数
钢板弹簧9779872084
2.4CAE分析边界条件
如图3所示,板簧结构CAE分析中约束一端123自由度，约束另一端13自由度。在最下层钢板上施加Z向20000N
载荷，其中，显示动力学分析中载荷作用时间为2s。
图3板簧CAE分析边界条件
3分析结果
利用CAE分析获取钢板弹簧最大应力分布如图4所示。为获取各层钢板位移特性以及应力特性，我们提取各
层钢板中间位置节点号分别为：190026，169679，151920，139639节点的位移、应力与加载时间关系。
图4钢板弹簧应力分布
其中，各节点应力、位移与载荷作用时间关系如下：
图5节点190026位移应力曲线图6节点169679位移应力曲线
图7节点151920位移应力曲线图8节点139639位移应力曲线
4结论
利用Abaqus/Explicit对钢板弹簧进行显示动力学分析，模拟了钢板弹簧的接触关系，获取了各考查点的应
力和位移与载荷作用时间的特性曲线。通过CAE分析，清晰直观地模拟了复杂接触问题。
参考文献
[1]Abaqus/Explicit有限元软件入门指南.庄茁等.
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