[發(fā)明專利]一種非線性剛度鋼板彈簧剛?cè)狁詈夏M方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710169480.8
• 申請(qǐng)日: 2017-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN106951639B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭玲;蘇錦濤;李以農(nóng);詹振飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23
• 代理公司: 重慶棱鏡智慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50222
• 代理人: 周維鋒

1.一種非線性剛度鋼板彈簧剛?cè)狁詈夏M方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.利用實(shí)體軟件建立車架系統(tǒng)幾何模型，所述車架系統(tǒng)包括；車架本體和車橋組合，所述車橋組合包括設(shè)置在車架本體上的前車橋和后車橋，所述前車橋和后車橋的結(jié)構(gòu)相同，其結(jié)構(gòu)主要包括板簧、板簧安裝吊耳、板簧U型固定裝置、車橋和輪胎；

S2.將上述板簧在裝備中的幾何模型導(dǎo)入有限元軟件中建立板簧的網(wǎng)格模型；

S3.進(jìn)行板簧的變剛度非線性擬合，在板簧裝配狀態(tài)下通過不同的約束方式試驗(yàn)板簧的非線性特性，約束點(diǎn)包括：吊耳約束點(diǎn)A、副簧約束點(diǎn)B、中間約束點(diǎn)C、載荷施加點(diǎn)、副簧約束點(diǎn)D和吊耳約束點(diǎn)E，并通過空載、半載、滿載和超載四種模式分別計(jì)算板簧的剛度值，以獲得不同模式下與測(cè)試結(jié)果吻合度較高的板簧變剛度特性曲線；

S4.根據(jù)上述板簧變剛度特性，板簧變形的狀態(tài)包括板簧變形滿載位置、板簧變形超載位置和板簧變形空載位置，將上述三種板簧變形狀態(tài)及載荷模式全部導(dǎo)入到動(dòng)力學(xué)模型中，建立以板簧為柔性體的車架系統(tǒng)耦合模型；

S5.將變剛度的板簧有限元模型的質(zhì)量特性與動(dòng)力學(xué)模型中的質(zhì)量和慣量參數(shù)統(tǒng)一，也即將動(dòng)力學(xué)中板簧的質(zhì)量矩陣和有限元的質(zhì)量矩陣進(jìn)行坐標(biāo)單位變換；

S6.重新選取和轉(zhuǎn)換板簧的剛性點(diǎn)：板簧的剛性點(diǎn)選擇為：板簧的前吊耳安裝點(diǎn)、板簧后吊耳安裝點(diǎn)和板簧U型螺栓安裝區(qū)域剛性點(diǎn)，建立前吊耳、后吊耳和U型螺栓處三處剛性集合，作為動(dòng)力學(xué)模型中的連接硬點(diǎn)，將前吊耳卷軸內(nèi)部進(jìn)行剛性處理，并輸出集合文件，約束UX、UY、UZ、RX、RY、RZ自由度；將后吊耳卷軸進(jìn)行內(nèi)部剛性處理，并輸出集合文件，約束UX、UY、UZ、RX、RY、RZ自由度；將板簧下底面與U型螺栓連接處進(jìn)行剛性處理，建立剛性集合；從而共建立前后吊耳，U型螺栓處三處剛性集合，作為動(dòng)力學(xué)模型中的連接硬點(diǎn)；

S7.進(jìn)行耦合模型中柔性體的約束轉(zhuǎn)換：在柔性體與混合模型中需要進(jìn)行約束方式的轉(zhuǎn)換，柔性體約束到動(dòng)力學(xué)的混合模型的約束變換是建立剛?cè)狁詈夏Ｐ偷年P(guān)鍵，耦合模型中柔性體的約束轉(zhuǎn)換為：柔性體約束點(diǎn)A施加約束UY、UZ、RX、RY、RZ自由度，剛?cè)狁詈夏Ｐ图s束UX、UY、UZ、RX、RZ自由度，約束點(diǎn)E約束方式與約束點(diǎn)A相同；柔性體約束點(diǎn)B約束方式：空載模式與半載模式約束0，滿載和超載約束UY、UZ、RX、RY、RZ自由度，剛?cè)峄旌夏Ｐ图s束UX、UY、UZ、RX、RY、RZ自由度，約束點(diǎn)D與約束點(diǎn)B約束方式相同；柔性體約束點(diǎn)C約束UX、UY、RX、RY、RZ自由度，剛?cè)狁詈夏Ｐ图s束UX、UY、UZ、RX、RY、RZ自由度；

S8.對(duì)車架系統(tǒng)進(jìn)行剛?cè)狁詈霞s束：車架系統(tǒng)剛?cè)狁詈系募s束點(diǎn)包括約束點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G、H，約束方法為；約束點(diǎn)A、C、E、G、H約束UX、UY、UZ、RX、RZ自由度，約束點(diǎn)B及約束點(diǎn)D約束UX、UY、UZ、RX、RY、RZ自由度，約束點(diǎn)F約束UX、UY、RX、RY、RZ自由度，并再建立與上述約束點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)副，用以驅(qū)動(dòng)及模擬剛體與柔性體之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系；

S9.對(duì)柔性體進(jìn)行剛?cè)狁詈夏B(tài)定義，從而完成鋼板彈簧剛?cè)狁詈螹NF模擬。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非線性剛度鋼板彈簧剛?cè)狁詈夏M方法，其特征在于：S3步驟中所述空載模式下的約束方式：約束點(diǎn)A與約束點(diǎn)E都施加約束UY、UZ、RX、RY、RZ自由度約束，釋放UX方向自由度；約束點(diǎn)B與約束點(diǎn)D不做任何約束，以使副板簧呈現(xiàn)自由狀態(tài)；約束點(diǎn)C施加約束UX、UY、RX、RY、RZ自由度約束，釋放UZ自由度，使板簧整體呈現(xiàn)Z向平動(dòng)；載荷施加點(diǎn)施加空載約束2744N，根據(jù)非線性弧高變化量，計(jì)算空載模式的板簧變形撓度以得到空載模式板簧剛度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種非線性剛度鋼板彈簧剛?cè)狁詈夏M方法，其特征在于：S3步驟中所述半載模式下的約束方式與空載模式的約束方式相同，載荷施加點(diǎn)施加載荷為6000N，根據(jù)非線性弧高變化量，計(jì)算半載模式的板簧變形撓度以得到空載模式板簧剛度。