SJ-JG-60-2012多片式钢板弹簧有限元建模规范.doc

编号

SJ-JG-60-2012

代替

规范密级

三级规范

XXX股份有限公司内部技术规范

多片式钢板弹簧有限元建模规范

FEModelingRegulationofMulti-LeafSpring

2011-10-10

XXX股份有限公司发布

前言

本规范为指导多片式钢板弹簧有限元建模建立的，达到规范多片式钢板弹簧有限元建模方法的目的。

本规范由汽车工程研究总院法规标准所管理。

本规范由汽车工程研究总院北京研究院整车性能所负责起草。

多片式钢板弹簧有限元建模规范

范围

本规范适用于XXX股份有限公司开发的多片式钢板弹簧强度分析模型的建立。

规范性引用文件

下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的必威体育精装版版本。凡是不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本适用于本规范。

SJ-JG-12-2011《车身建模规范》

SJ-BD-08-2006《整车模型编号规则规范》

术语

钢板弹簧：简称板簧，为悬架系统的弹性元件，还兼起导向作用。板簧是按等应力梁原理构造而成的，按结构型式主要分为普通多片式板簧和变截面少片式板簧。本规范主要介绍多片式板簧的建模方法。

多片式钢板板簧组成

多片式钢板弹簧由以下几部分组成，如图1所示：

图1钢板弹簧

对称钢板弹簧(b)非对称式钢板弹簧

1-卷耳；2-弹簧夹；3-钢板弹簧；4-中心螺栓；5-螺栓；6-套筒；7-螺母

建模

本规范中规定的建模工具为Hypermesh的Abaqus模板，其他建模工具的参数设置参考执行。

建模基本要求

钢板弹簧使用四边形壳单元模拟，控制单元尺寸在8mm左右，钢板弹簧片宽方向网格数目应大于10，且为偶数个。

板簧坐标系统

设定坐标系原点为主片中心螺栓孔的中心，坐标系x轴沿主片两端卷耳中心点的连线方向，y轴沿片宽方向，如图2所示。

螺栓连接

5.3.1中心螺栓连接

对于螺栓连接用KINCOUP刚性单元将螺栓孔中心点与孔的第一、二层节点连接，用B31梁单元连接每两层板钢板间的孔中心点，梁截面特性设置为实心圆，直径取螺栓公称直径，并划分为3个1d单元，在单元特性中设置梁截面参考方向，如图2所示。

图2螺栓连接模型

5.3.2U型螺栓连接

用B31梁单元连接上盖板与下面板的四个角模拟U型螺栓连接，梁截面特性设置为实心圆，直径取螺栓公称直径，并划分为3个1d单元。在单元特性中设置梁截面参考方向，如图2所示。

卷耳模拟

钢板弹簧主片卷耳处，利用B31梁单元模拟卷耳销轴，每个销轴的梁单元数目与钢板弹簧片宽方向网格数目相同。梁截面特性设置为实心圆，直径取螺栓公称直径。在单元特性里设置梁截面参考方向。然后用KINCOUP刚性单元将销轴与卷耳的节点连接，如图3所示。

图3卷耳模型

片间弹簧连接

建议每相邻两层钢板间利用微小刚度的弹簧连接，以约束接触分析时各片刚体运动，使接触分析容易收敛。弹簧采用SPRINGA单元模拟，推荐布置位置为中心螺栓孔附近。刚度推荐值为1N/mm，如图4所示。

图4片间弹簧连接

定义接触

5.6.1接触表面(surface）的建立

利用Hypermesh中的ContactManager,针对每层钢板和上下盖板，选择可能发生接触的壳单元，建立ElementBasedSurface。每层钢板建立两个法线方向相反的Surface,上盖板只建立一个法线方向向下的Surface,下盖板只建立一个法线方向向上的surface。

5.6.2接触对（ContactPair）的建立

每相邻两层钢板之间以及盖板与相邻钢板之间都利用接触对（ContactPair）建立接触。由Abaqus中的*CONTACTPAIR选项指定主控表面和从属表面的名称，建议两个Surface中面积较大的设为主控表面，两Surface的法线方向必须相反且互相指向。

5.6.3接触参数的设置

利用*SURFACEINTERACTION定义接触表面行为特性，用其中的*FRICTION选项设置摩擦系数，一般为0.15-0.20。然后在各个ContactPair中将INTERACTION参数设置为该表面行为特性的名称。

在各个ContactPair中设置以下参数

TYPE＝SURFACETOSURFACE

ADJUST=0.1

EXTENTIONZONE=0.1

SUPPLEMENTARYCONSTRAINS=YES