[發明專利]一種用機械仿真分析軟件ADAMS求解板簧剛度的方法

無效

• 申請號: 201010163711.2
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN101866378A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 孫麗;劉永臣
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

技術領域

本發明涉及板簧剛度仿真計算研究領域，尤其涉及一種應用機械仿真分析軟件ADAMS建立板簧模型和仿真剛度曲線的分析方法。

背景技術

板簧是汽車懸架中應用最廣泛的一種彈性元件，其作用是把車架與車橋用懸掛的形式連接在一起，承受車輪對車架的載荷沖擊，消減車身的劇烈振動，保持車輛行駛的平穩性和對不同路況的適應性。剛度是板簧一個重要的物理參數，直接影響車輛懸架和整車的各項性能。

隨著現代理論的發展和計算水平的提高，傳統的集中載荷法和共同曲率法都被現代的計算機軟件仿真計算所替代。ADAMS機械仿真分析軟件是汽車動力學分析最常用的軟件，在ADAMS軟件建模過程中，板簧的柔體建模、剛度仿真計算是懸架分析的一個重要組成，也是其中最復雜的一項技術。

目前在Adams中建立板簧柔性體模型計算分析的方法主要有：Beam梁法、有限元法和中性面法等幾種。Beam梁法是利用ADAMS軟件中的離散體概念，建立板簧模型，這種方法需要各片板簧的幾何形狀來確定無質量的梁參數，如截面積、慣性矩等，如果要得到足夠精度的計算結果，需要將各片板簧離散足夠多的段，這樣將導致計算工作量大大增加。有限元模態法要求在運用ADAMS或者有限元軟件建模時，必須建立完全模型，而該方法對于板簧的大變形情況不太適應，需特別考慮。中性面法因為模型自由度較少，計算速度較快，計算準確性高，適用范圍廣，是比較適用的一種方法，但是目前使用的中性面法對板簧的截面屬性的計算是作如下處理的：對板簧截面抗扭常數I_xx的計算，將每一片彈簧進行疊加；對于截面慣性矩I_zz的計算，也對每片板簧的慣性矩進行疊加。

實際上，板簧在扭轉過程中，主要由第一片和第二片承擔扭矩，板簧在承受Y向力時，第一片板簧承受了絕大部分的力，在屬性計算時，各片對力的影響因素不同，將所有板簧片的屬性直接疊加可能會導致較大的誤差。

而且，在進行仿真分析的設置時，目前普通采用的在板簧模型中部建立啞物體，然后加載集中載荷進行仿真的方法產生的誤差比較大，很難得到精度較高的受力一變形曲線，即無法求出較準確的剛度值。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種用機械仿真分析軟件ADAMS求解板簧剛度的方法，該方法為中性面法的修正方法，基于等效中面法建立板簧柔性體模型，通過板-球接觸加載載荷的仿真分析方法實現板簧剛度的精確計算。

本發明的技術解決方案是：該方法運用等效中面法建立模型，應用平板和球體的接觸加載載荷進行仿真分析；其特征在于：等效中面法建立任何形式的板簧模型，所有主簧簡化為在某個等效中性面的單片主簧，即沿板簧厚度方向中間層組成的近似曲面，再將中性面按厚度基本相等原則分成若干等強度直線段，利用ADAMS中的Beam梁單元來模擬這些等剛度直線段，按板簧中性面上各段真實特性設定Beam梁單元相關參數，Beam梁屬性中計算I_xx時將前兩片板簧的抗扭系數相加，計算截面慣性矩I_zz只取第一片板簧的慣性矩，主簧和副簧之間的接觸利用ADAMS中提供的Contact接觸力來實現；在板簧模型的夾緊區域中部建立一個球體，在球體上方創建一個大平板，創建接觸力連接平板與球體，在平板上方加載集中載荷，在ADAMS/Postprocessor中繪制板簧的受力-變形曲線。

其中，該方法包括以下步驟：第一步，根據板簧的圖紙確定板簧的基本尺寸參數；第二步，應用CATIA軟件建立三維模型，進行合理分段，選取必要的坐標點；第三步，在ADAMS/View中創建Point硬點、Box塊和Beam梁，在Beam梁屬性設置中提出等效中面法，創建Contact接觸力；第四步，進行板簧受力-變形曲線仿真分析環境設置，應用平板與球體接觸加載載荷的方法，得到受力-變形仿真曲線。

其中，該方法的具體步驟如下：

第一步：圖紙查閱，確定板簧基本尺寸參數；此步驟是基礎，要想準確建立模型，必須首先確定板簧的基本尺寸參數；如果圖紙查閱有困難，采用實體測繪的方法確定基本尺寸；

第二步：CATIA三維軟件建立板簧模型

(1)主、副簧建模，根據基本尺寸建立主、副簧模型，包括主簧兩端的吊耳和卷耳；

(2)主、副簧分段，在CATIA中將建好的主、副簧模型進行分段處理，為ADAMS創建Box塊做好準備，分段一定要依據以下原則：

①在厚度不一樣的地方一定要分段；

②剩余的部分可以近似隨意劃分；

③劃分的段數越多越精確；