汽車板簧疲勞壽命預測與可靠性設計關鍵技術研究

【摘要】設計鋼板彈簧時采用不同材料的板簧墊片，簧片間磨擦的系數也不同，因此在鋼板彈簧設計時僅考慮鋼與鋼的接觸磨擦就會造成性能分析結果的不準確。針對這一問題，利用ANSYS軟件的接觸非線性功能，對少片變截面鋼板彈簧的等效應力及剛度特性進行討論分析，結果表明：少片變截面鋼板彈簧的應力計算值和測試值誤差較小，剛度仿真計算值和試驗測量值基本吻合，相對誤差小于5%，說明有限元分析能精確地模擬各簧片間的接觸和摩擦問題，真實反映鋼板彈簧的受力和變形情況，可以用于研究簧片間不同摩擦系數對鋼板彈簧應力及剛度特性的影。

【關鍵詞】少片變截面鋼板彈簧；等效應力；有限元分析；剛度特性

鋼板彈簧是汽車懸架系統中重要的傳力及彈性元件，主要用來傳遞垂向力與緩和由路面不平引起的沖擊和振動，其使用特性對車輛的行駛平順性、操縱穩定性以及安全性都具有極其重要的影響。本文筆者通過對某載貨汽車后懸架少片變截面鋼板彈為例進行分析研究。

1、少片簧有限元模型的建立

1.1單元設置及接觸定義在有限元分析軟件ANSYS中，采用六面體八節點體單元SOLID45對模型進行網格劃分，在三維接觸問題的有限元解法中，該單元的收斂性更好，能準確地反映出應力集中情況。少片簧的材料選用50CrVA，彈性模量是210 GPa，泊松比為0.3。所建立的有限元模型如圖1所示。

簧片之間的接觸力通過簧片之間的相互貼合傳遞，為使各簧片之間產生接觸，需要在接觸面上添加面〖CD*2〗面接觸單元，其節點固定在相互接觸實體的節點上面〖CD*2〗面接觸問題通常可簡化成由3個節點組成的接觸對。……