使用动力学分析ANCF几何和数据采集对抛物型钢板弹簧进行非线性动力分析

使用动力学分析ANCF几何和数据采集对抛物型钢板弹簧进行非线性动力分析(中文5000字,英文PDF)
摘要：抛物型叶片弹簧具有叶间摩擦小、重量轻等优点，在现代汽车悬架系统中得到了广泛的应用。本文采用自动几何数据采集和有限元绝对节点坐标公式(ANCF)对抛物面弹簧进行了分析。为了说明在建立虚拟模型时，采用松弛均匀三次b样条曲线表示叶片弹簧的外形曲线和几何形状。研究了基于结构光和多幅图像的三维扫描技术，本研究旨在自动提取叶片弹簧的复杂几何数据。提出了一种基于物理对象的有限元网格生成方法。建立并分析了双叶等厚抛物线弹簧模型和双叶抛物线弹簧模型使用不同的ANCF元素。利用ANCF几何方法，建立了考虑叶片预应力的分段线性锥形抛物型叶片弹簧模型。采用罚函数法和光滑库仑摩擦模型实现了叶片间的接触。结果表明，完全参数化的低阶梁单元和板单元存在锁紧问题。薄板单元可能导致较不准确的结果。本文还研究了新型应变分裂法(SSM)作为锁松技术的应用。结果表明，虽然目前的SSM实现可以有效地解决对称弯曲为主加载下的锁紧问题，但在扭转加载下可能无法得到准确的结果。对比研究表明，与本研究中考虑的其它ANCF单元相比，高阶ANCF梁单元更适合开发叶片弹簧模型。数值计算结果表明，抛物线型叶片弹簧的摩擦效应明显弱于厚度均匀的叶片弹簧。