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| 钢板弹簧刚度特性的有限元分析 3 |
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| 作者:佚名 当前网站:云弹弹簧 弹簧点击数: 更新时间:2011-1-11 12:05:16 | 【字体:小 大】 |
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可见,当摩擦因数μ=0时,加载与卸载曲线相互重合,此时板簧的加载刚度与卸载刚度值相等,都为板簧的实际刚度。
当摩擦因数不为零时,加载与卸载路径产生了差别,相同载荷卸载时所产生的位移要大于加载时的情况,并且两者均值与摩擦因数为零时的位移值相等。由此,可以得知摩擦使得板簧的加载刚度大于卸载刚度,两者的平均刚度即板簧的实际刚度可以等效为没有摩擦时的情况。
在卸载的初始阶段,随着载荷的减小,板簧位移几乎不发生变化,这是由于在采用库仑摩擦模型时,在载荷减小的瞬间,叶片之间的动摩擦转变为静摩擦,各片相对位置不再发生变化;随着载荷的进一步减小,叶片间的最大静摩擦力不足以抵消板簧的回弹力与外载荷之差时,叶片之间的静摩擦又转变成了动摩擦,继续卸载,板簧才沿卸载曲线继续变形,直至载荷为零。
板簧实际工作中承受动态载荷,因此需要考查其动态刚度特性。为此,在板簧悬臂端施加了一个正弦激励,以考查其动态性能,其表达式为:
f=3.75cos(0.04πt)+11.25
模型的约束仍采用计算静刚度时的约束,把静态载荷替换为上述的动载荷,采用Nastran的非线性瞬态求解器sol129得到板簧的瞬态位移响应(图8)。
由图8可以看出,在正弦激励作用下,板簧的位移响应有一个明显的滞后,并且在加载、卸载状态变化时,均存在一个位移相对变化很小的平台期,这都是因为摩擦存在的缘故。图9为承受动载荷时板簧的载荷-位移曲线。
由图9可见,在每一次循环中,外力功之和并不为零,而是图中迟滞曲线所包围的面积,据此可以得出钢板弹簧在此载荷作用下的等效阻尼,此处不再详述。
最后,应指出的是,在此仅讨论叶片之间的摩擦对刚度特性的影响。通常,静摩擦因数可取0.2~0.3,动摩擦因数取0.15~0.2,但对于不同的钢板弹簧,其叶片之间的摩擦因数应由试验确定。
5 结束语
采用有限元法分析了钢板弹簧的刚度特性,并讨论摩擦的影响,得到以下结论。
a.采用有限元法可以准确的得到钢板弹簧的刚度特性。与传统的方法相比,有限元法能更精确的反映钢板弹簧叶片之间的接触和摩擦等细节。
b.摩擦特性影响钢板弹簧的动刚度,使之表现出迟滞特性,但对钢板弹簧的静刚度影响不大。
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