基于的帘线参数对汽车空气弹簧垂向刚度影响的研究

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1、万方数据·设计．计算·研究．基于ABAQUS的帘线参数对汽车空气弹簧垂向刚度影响的研究★屠德新-黄昌文2陈毛权2魏道高-(1．合肥工业大学；2．安簧机械股份有限公司)【摘要】运用非线性有限元分析软件ABAQus建立膜式空气弹簧有限元模型，计算其垂向刚度特性，讨论帘线角、帘线层间距、帘线层数等安全气囊帘线参数对空气弹簧垂向刚度特性的影响。将O．3MPa和0．5MPa空气弹簧垂向刚度曲线与试验曲线进行了比较．结果表明，计算值与试验值比较吻合，证明该模型正确，仿真结果有效。主题词：空气弹簧有限元模型垂向刚度帘线参数中图分类号：U46

2、1．6文献标识码：A文章编号：1000一3703(2011)02—0010—04StudvontheInnuenceofCordParametersontheVerticaIStif

3、fne鲻ofAirSpringsfbrvehiclesbasedonABAQUSTuDexilll，HuangChaIlgwen2，ChenMaoqu舳2，WeiDaog∞1(1．HefeiUnive碍ityof7rechnology；2．AnhuiSpringMachineryCo．，m)【A哳act】AFEAmodel0fdi8phm舯typ

4、eairsl浦ngsw酗鸭tablishedw汕I啪“m盯FEA础w眦ABAQuS．Themodel’sverticalsti往hessw鹪calculatIedandanalyzed．TheinnuenceoftlIecordpammete瑁ofairbag，such鸽co耐angle，tlledistance蚰dnuIIllkr“cordpIiesonvenical8t诳hesscharacteristic8“t}Ieairspringsw∞di8cus∞d．TheveIticalsti妇Fne龉curye0fbothO．

5、3MPa锄d0．5MPaairspringwemcompa弛d访tIIte8tcunre．711ler；e8ultsshowthattllecaIculatedresuItsa鲫ewenwitlltest陀8uI协，whichpmve8valid时“tIIi8modeI粕dt量le8imuIationresuh．Key啪rds：灿rSpri呜，FilliteElementModel，veni翰lS衄．n瞵，CordPar锄eterl前言空气弹簧是在柔性密闭容器中充入压缩空气．利用空气可压缩性实现弹性作用的一种非金属弹簧。因空气

6、弹簧具有变刚度、自振频率低、高度可控以及良好的降噪和隔振性能等特点，作为弹性元件应用于汽车悬架能取得良好的整车性能川，因此空气弹簧在欧美发达国家已经广泛应用于乘用车和商用车。在国内，许多高档客车也采用了空气弹簧悬架。应用有限元法分析空气弹簧的难点在于怎样处理气囊中的材料非线性、几何非线性以及和部件之间的接触非线性等问题。因为这些属于有限应变范畴，依据小变形理论的传统有限元法不再适用【3l。本研究采用非线性有限元软件ABAOUS建立有效的有限元模型对空气弹簧刚度特性进行仿真分析．研究不同充气压力、帘线角、帘线层间距、帘线层数和帘

7、线弹性模量等气囊帘线参数对空气弹簧垂直刚度特性的影响，从而为空气弹簧的数字化设计提供参考。2膜式空气弹簧的结构和技术指标空气弹簧结构如图l所示，主要由上盖板、气囊、下底座和应急囊组成，气囊部分由橡胶、帘布层组成．是一种层状复合材料结构。气囊由内层橡胶、外层橡胶、帘线层(图2)和成型钢丝圈硫化而成。+安徽省科技厅产学研项目(2010叮D【M0268)。一lO一图l空气弹簧结构示意汽车技术万方数据·设计．计算．研究．图2气囊结构本文研究的某型号商用车膜式空气弹簧部分技术指标如下：工作气压0．3～O．7MPa．工作行程200mm，总

8、成设计高度275mm，下活塞直径230mm。上盖板直径340mm。3非线性分析在空气弹簧建模过程中要充分考虑大变形位移中存在的几何、材料、状态非线性问题。a．橡胶材料非线性采用非线性特性材料模型来描述．b．气囊发生大位移、大变形的几何非线性采用大变形理论进行描述。c．上盖板和底座与气囊的接触边界条件非线性采用边界非线性方程对上盖板与气囊的接触面积变化进行描述。d．应用流体力学对空气弹簧的较大压力变化进行描述14】。4有限元模型的建立文献f51和文献f61利用ANSYS建立空气弹簧的有限元模型．但是在气体压力定义时。只能对空气弹

9、簧腔内壁施加定值压力．该压力在空气弹簧工作过程中不变．但是空气弹簧里的空气压力在工作过程中是变化的．所以通过ANSYS等非线性软件就不再适合。ABAQUS软件具有符合流体静力学条件的流体单元．该流体单元可以使结构变形和作用在边界上的流体压力之间相互耦合．能够真实再现空气弹簧在