基于有限元的某钢板弹簧疲劳寿命分析与研究

摘要

钢板弹簧是汽车悬架中广泛应用的弹性部件，主要用于非独立悬架汽车，在汽车行驶过程中承受来自路面的冲击载荷，其刚度特性和疲劳寿命对整车的可靠性以及行驶安全性具有直接影响。虽然钢板弹簧的结构形式简单，但由于存在接触非线性和几何非线性问题，所以利用传统计算方法难以保证钢板弹簧刚度和应力的计算精度。本文对钢板弹簧的疲劳寿命计算是建立在有限元计算结果基础上的，为提高有限元计算结果的精度，对片间摩擦系数进行参数辨识，并与试验结果对比，验证摩擦系数辨识方法的正确性以及校核钢板弹簧是否满足要求，然后在此基础上进行疲劳计算。
　　本研究主要内容包括：⑴根据钢板弹簧的结构参数，使用Pro/E5.0创建钢板弹簧的几何模型。并在ANSYS Workbench软件中，按照钢板弹簧实际的装配工艺和试验要求施加边界条件，建立钢板弹簧有限元模型。⑵采用响应面方法建立片间摩擦系数与钢板弹簧弧高变化量的表达式，然后利用线性规划方法得出一组等效摩擦系数，以提高钢板弹簧的计算精度。并计算钢板弹簧的应力分布和刚度特性，将计算结果与钢板弹簧性能试验结果进行对比，验证钢板弹簧有限元模型的正确性。⑶根据材料特性，通过理论计算得到钢板弹簧材料的S-N曲线，并考虑影响钢板弹簧疲劳强度的相关因素，对S-N曲线进行修正，得到钢板弹簧的S-N曲线。⑷结合钢板弹簧的S-N曲线、有限元计算结果和载荷谱，利用Ncode-Designlife疲劳分析软件，确定其危险区域，计算钢板弹簧的疲劳寿命，并与疲劳试验结果进行对比，验证计算结果的正确性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 钢板弹簧的基本概述

1.2国内外研究现状

1.3 本课题的研究内容和意义

第二章 钢板弹簧有限元模型建立

2.1 有限元法基本思想

2.2 本文研究的钢板弹簧

2.3 钢板弹簧几何模型的创建

2.4 建立钢板弹簧的有限元模型

2.5 本章小结

第三章 钢板弹簧片间摩擦系数辨识

3.1 响应面方法

3.2 构建响应面模型

3.3 基于线性规划方法的参数辨识

3.4 本章小结

第四章 钢板弹簧有限元计算

4.1 钢板弹簧装配仿真结果

4.2 钢板弹簧自由刚度计算

4.3 钢板弹簧夹紧刚度计算

4.4 钢板弹簧接触计算

4.5 钢板弹簧刚度试验

4.6 本章小结

第五章 钢板弹簧疲劳计算

5.1 疲劳简介

5.2 疲劳寿命分析方法

5.3 S-N曲线

5.4 钢板弹簧疲劳仿真计算

5.5 钢板弹簧疲劳试验

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

在读期间科研和奖励情况

致谢