ADAMS车辆工程案例仿真-钢板弹簧模型

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：钢板弹簧是一种比较特殊的弹簧。鉴于这些优点，商用货车、农用车辆以及一些特种车辆仍在使用板簧。板簧在研究过程中主要采用三段梁法、Beam梁法，有限元模态法。离散Beam梁法采用无质量的柔性梁把离散刚体连接起来，Beam梁参数根据钢板弹簧界面形状与材料参数得出各片簧之间的接触。离散梁法建立的钢板弹簧与实际板簧模型接近，其精度较高，计算经济性好，综合特性优良。图2-1板簧模型学习目标板簧工具箱介绍。

钢板弹簧是一种比较特殊的弹簧。板簧由不等长的簧片叠加而成，由于簧片之间有摩擦存在，在板簧运动过程中同时可以起到减震器的作用，同时还可以作为导向机构保证车桥与车身之间的稳定连接，如图2-1所示。鉴于这些优点，商用货车、农用车辆以及一些特种车辆仍在使用板簧。板簧建模的难点在于其非线性特性，即簧片之间的摩擦特性不能很好的确定。板簧在研究过程中主要采用三段梁法、Beam梁法，有限元模态法。有限元法模态法能较好地分析单片簧片的动态变形特性，采用模态中性文件MNF导入到ADMAS中进行相关分析结果精确，但其计算量较大。需要注意的是对于多片簧片叠加的板簧装配模型，装配体接触模态分析由于理论等较多原因仍不成熟，在分析中采用MNF的误差仍然较大，原因在于装配体本质是把不同的簧片之间采用绑定，即整个板簧装配体为一个整体，忽略了簧片之间的摩擦移动，在路面较好车身振幅过小原则上垂向方向可以满足要求，除此之外误差较大。虽然有不少文献采用此方法对整车性能进行分析，但谨慎考虑其使用范围。两个物体以上的装配体接触模态计算结果不能保证，虽然有限元软件也能计算完成，但其是在初始变形状态下（后续并未继续变形）继续进行分析，结果并不能保证准确（采用ABAQUS软件进行相关模型验证）。SA三段梁法是美国汽车工程学会20世纪60年代提出的对板簧的近似算法在ADAMS中的应用，它将板簧看成中间的刚性钢板与两侧的简支梁构成，参数为板簧的径向扭转刚度，即采用轴套把刚性体与两端的简支梁连接起来，刚度特性可以通过实验测量。离散Beam梁法采用无质量的柔性梁把离散刚体连接起来，Beam梁参数根据钢板弹簧界面形状与材料参数得出各片簧之间的接触。利用ADAMS中的接触力定义中性面法可视为离散梁法。离散梁法建立的钢板弹簧与实际板簧模型接近，其精度较高，计算经济性好，综合特性优良。

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