板簧模型建模实例
catia钢板弹簧建模流程
catia钢板弹簧建模流程
以下是卡迪亚(CATIA)钢板弹簧建模的流程:
catia钢板弹簧建模流程
1. 启动CATIA软件,创建新的Part文件。
2. 设置绘制约束和单位。
通常情况下,钢板弹簧采用毫米(mm)作为基本单位。
3. 根据设计要求,绘制弹簧的剖面草图。
通常包括矩形、圆形等基本几何图形的组合。
4. 利用拉伸功能,将二维草图拉伸生成三维实体特征。
5. 利用阵列功能,沿螺旋轨迹复制实体特征,从而生成弹簧的螺旋形状。
6. 根据需求调整螺旋半径、螺距、圈数等参数。
7. 如需生成非圆形螺旋弹簧,可以在草图中设计出所需的截面曲线,然后执行相同的拉伸和阵列操作。
8. 检查模型几何尺寸,确认符合设计要求。
9. 对于需要添加安装装置的情况,可以绘制新的草图并通过拉伸、阵列等操作生成相应零件。
10. 最后可将弹簧及其他部件组装生成产品装配体。
11. 生成模型后可进行仿真分析、渲染等后续工作。
按照上述流程逐步操作,即可在CATIA中建模出所需的钢板弹簧。
需要注意的是,对于较复杂的结构,可能需要运用局部操作、参数化等高级建模技术。
基于Adamscar板簧工具箱的钢板弹簧建模及仿真
10.16638/ki.1671-7988.2021.04.029基于Adams/car板簧工具箱的钢板弹簧建模及仿真刘君程1，姜家如2，宋绍文2，罗传东2，王涛2（1.安徽江淮汽车股份有限公司国际公司，安徽合肥230601；2.安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽合肥230601）摘要：文章主要基于某车后悬架结构模型，提取建立悬架模型所需参数，利用美国MDI公司开发的Adams/car软件所嵌入的leafspring子模块进行钢板弹簧悬架模型建立，并且详细描述了板簧模型建立过程，进而完成板簧垂向刚度变化对比，形成与该车相对应的板簧悬架动力学模型。
在文章最后，对后悬架板簧模型与该车后悬架同向轮跳试验测得各参数变化趋势进行对比，吻合度达到95%以上。
关键词：钢板弹簧；垂向刚度；同向轮跳中图分类号：U461.99 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)04-95-03The foundation and simulation of leafspring by Adams/carLiu Juncheng1, Jiang Jiaru2, Song Shaowen2, Luo Chuandong2, Wang Tao2（1.Anhui Jianghuai Automobile Group Corp., Ltd. International Company, Anhui Hefei 230601;2.Technology Center of Anhui Jianghuai Automobile Group Corp., Ltd, Anhui Hefei 230601）Abstract:This text mainly according to the back of the some car hang a structure pattern, withdraw to create to hang the parameter that a pattern needs, make use of the leafspring son mold mass progress steel plate spring imbeding in the Adams/car software that the United States' MDI company develops to hang a pattern establishment; And vs board Huang pattern create the process carry on detailed present, complete board Huang just the degree changed contrast and forminged the car's contra thus should of the board Huang hangs a kinetics pattern. In this text end, vs behind hang a board Huang pattern and the car behind hang a stand to together jump toward the wheel test to measure each parameter change the trend carry on contrast and fit together a degree to hit above 95%.Keywords: Leaf spring; Vertical stiffness; Same direction wheel jumpCLC NO.: U461.99 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)04-95-03引言随着市场对车辆产品设计制造快速多变，同时又要保证性能要求，基于多体动力学的虚拟样机仿真技术在汽车行业得到广泛的应用。
有限元分析实例
机械与动力工程学院
26
1.钢板弹簧的作用
承载
导向
减振
缓和冲击
国内外研究现状
钢板弹簧的垂直方向载荷的计算上常用计算方法：
三角形板法 :假设各弹簧片为一个整体的三角形板
国 内
板端接触法
:假设力在各片弹簧间的传递仅靠各片 端来完成
共同曲率法 :假定各片的弯曲具有共同的曲率
第二，在同一工况下，例如在标定功率工况下，当活 塞的活塞顶圆角半径的变化是5 mm , 6 mm , 3 mm , 2 mm时，活塞的最高温度变化为: 361.15℃~180.96℃ ,356.94℃~180.01℃, 369.78℃~182.24℃ , 373.88℃~183.7℃。这是因为当 活塞的活塞顶圆角半径变大时，燃烧室容积变大，压 缩比变小，活塞的整体温度降低了。当活塞的活塞顶 圆角半径变小时，燃烧室容积变小，压缩比变大，活 塞的整体温度升高了。所以在设计活塞的活塞顶圆角 时应在不影响其结构时尽可能的大一点。本文中活塞 顶圆角半径为6 mm的活塞是相对较好的。
满载应力分析（少片）
最大应力 =280.68MPa<材料许
用应力=1000MPa
结论
1.对板簧的结构与尺寸设计的强度方面的校核与有限元分析 表明校核的结果符合相关技术要求。
2.在相同条件以及同样寿命的前提下，使用少片变截面钢板 弹簧，重量大约比多片弹簧减少50%左右。
基于Workbench 对发动机活塞的温度场分析
有限元结课汇报
主讲人：尹振华
主 1、基于Workbench的曲柄连杆组动力学分析——
要 成
2、基于ANSYS刹车盘应力分析——
员 及
弹簧热卷工艺模拟建模示例课件
实例一
总结词
提高生产效率，优化产品设计
详细描述
弹簧热卷工艺模拟建模在汽车制造业中应用广泛，通过模拟弹簧热卷的工艺过程，可以预测和优化弹簧的形状、 尺寸和性能，从而提高生产效率，减少废品率。同时，模拟建模还可以用于优化汽车产品的设计，提高产品的稳 定性和可靠性。
实例二
总结词
保证产品质量，降低生产成本
详细描述
在航空航天领域，弹簧热卷工艺模拟建模的应用对于保证产品质量和降低生产成本具有重要意义。通 过模拟建模，可以精确控制弹簧的形状和尺寸，确保其符合航空航天领域的高标准要求。同时，模拟 建模还可以预测和解决生产过程中可能出现的问题，减少生产成本和时间。
实例三
总结词
提高产品性能，缩短研发周期
VS
详细描述
D
弹簧热卷工艺模拟建模的注意事项
01
模型简化
在建立数学模型时，需要对实际物理过程进行合理简化 和假设，以提高计算效率和准确性。
02
参数敏感性分析
分析模型中各参数对模拟结果的影响程度，确定关键参 数并进行优化。
03
误差分析和验证
对模拟结果进行误差分析和验证，确保模拟结果的可靠 性和准确性。
弹簧热卷工艺模拟建模的实例 分析
智能化
集成化
随着人工智能和机器学习技术的不断 发展，弹簧热卷工艺模拟建模将更加 智能化，能够自动识别和解决生产过 程中的问题。
未来弹簧热卷工艺模拟建模将更加集 成化，能够实现从材料选择、工艺设 计、生产过程到产品性能的全过程模 拟和优化。
精细化
随着计算能力的提升和数值模拟技术 的进步，弹簧热卷工艺模拟建模将更 加精细化，能够更准确地模拟材料的 微观结构和力学行为。
该工艺涉及到金属的热膨胀、塑性变 形和冷却等多个物理过程，需要精确 控制温度、压力、卷制速度等工艺参数。
应用ABAQUS软件进行钢板弹簧精益设计
应用ABAQUS软件进行钢板弹簧精益设计万海桥【摘要】汽车钢板弹簧是重要的高负荷安全部件.实际工作中,钢板弹簧同时存在大变形、预应力和各叶片间的接触等多种非线性响应.传统的设计计算方法,是基于材料力学线性梁理论,设计计算中进行了过多的简化,不能确切地反映其力学本质.在实践上,汽车钢板弹簧也确实常常发生一些传统的设计计算方法不能解释的问题.因此汽车界迫切需求对钢板弹簧精益设计.文章提出应用ABAQUS技术对汽车钢板弹簧进行精益设计方法,在分析过程中精确模拟板簧的夹紧,承载过程及大变形工作时各片的应力响应,各片间的接触压力等,从而可以实现钢板弹簧的精益设计.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)018【总页数】3页(P209-211)【关键词】汽车;钢板弹簧;ABAQUS;接触【作者】万海桥【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司轻型商用车研究院,安徽合肥230022【正文语种】中文【中图分类】U462有限单元法(Finite Element method,FEM)实质上是把具有无限自由度的连续系统，近似等效为只有有限自由度的离散系统，使问题转化为适合于数值求解的数学问题，由于有限元法计算精度高，适应性强，计算格式规范统一，有限元计算结果已经成为各类工业产品设计和性能评估的可靠依据。
钢板弹簧几何形状简单，传统的计算方法应用材料力学线性理论，简单的看来是合理的。
但是，实际上远不如此，下面介绍运用ABAQUS技术进行钢板弹簧的有限元分析。
在有限元分析中，模型的建立是非常重要的，对于非常复杂的零件特征，在不影响计算结果或影响很小的前提下，我们可以将结构进行简化，一方面可以精确边界条件的约束，另一方面可以大大提高计算速度。
在ABAQUS中，建模模块并不是十分强大，我们将在UG中建立CAD模型，并在卷耳处划分1/4内圆柱面，为我们后面的第二步加载作下铺垫。
下图为UG中CAD模型示图中，建立了1/2板簧模型，将板簧上盖板简化为零件1，将车桥板簧托简化为零件2，模型中没有考虑弹簧卡，川钉等连接件，因此叶片在自由状态下是离散的。
板簧leaf工具包建模规范
钢板弹簧CAE 建模规范1. 钢板弹簧Leaf 工具包建模1）从钢板弹簧的二维图上可以获得钢板弹簧的夹紧刚度k 、自由弧高h 以及弧长L 。
（弧长为板簧总长度，自由弧高为2维图上标注的自由弧高h （载荷为0的状态），都采用装车状态数值）图1 板簧各参数示意图根据图1可以列出两个关于R 和θ的方程： （θ为弧度）θ=2R L ；θcos R h -R =；Lh *2cos 1θθ=-⇒ 通过解这两个方程即可求得R 和θ。
解法：在ADAMS/VIEW 中做一个小球，在小球上做两个力（h 为自由弧高；time 为θ弧度） )time (cos 1F1-=Lh *)time (2F2-= 通过计算找到第一次F1=F2时，对应的time 值，此值为θ弧度，再解出h 与R 。
用得到的钢板弹簧的参数θ与R 在ADAMS/VIEW 中画出钢板弹簧的弧形，注意负角度在前，正角度在后，弧形要对称画。
在钢板弹簧弧形的基础上选择生成样条，点选create by picking curve 选项，填上21以上的奇数点，生成一条样条（spline ），接着将该样条的节点坐标输出成一个dat 文件。
2）在ADAMS/Chassis 的leaf 工具中，将上一步得到的节点坐标拷贝过来，然后参考弧长值将对应的板簧厚度添好，接着将其他参数按下面步骤设置恰当。
（坐标为，x 向指向车后，y 指向车右侧，并左右对称，z 竖直向上）Aux Leaf flag：副簧开关。
1-副簧；0-主簧Z-offset：间隙。
一般选0Leaf length：板簧从x=0处分别向前、向后的分配长度650 (弧长)Of element(<=45)：离散梁的个数，一般10个左右 8Seat thickness 95 and width 76 ：x=0处板簧竖直厚度总和与水平宽度Emod,Gmod,density：杨氏模量，剪切模量，密度ASY,ASZ：修整量。
钢板弹簧柔性体建模及整车性能仿真
前言
钢板弹簧是非独立悬架中重要的弹性元件和 传力元件， 它对汽车操纵稳定性和平顺性有很大 的影响。 由于钢板弹簧存在着大变形、接触、摩擦 等诸多非线性因素[1-4]，它的建模难度较大。 以往多 忽略非线性因素， 采用简化的线性化模型进行分 析，这种简化是近似的、不精确的。
对于带有板簧的整车动力学仿真， 以往多采 用简化的二自由度或四自由度汽车模型来模拟， 这样的力学模型尽管能成功地减少计算工作量， 但过于简化的模型却只能反映真实汽车的某些特 征, 而不是全部， 必然会产生较大的计算误差，导 致仿真结果不准[5]。
7．5 7．0 6．5 6．0 5．5 5．0 4．5 4．0
0 0．1 0．2 0．3 0．4 0．5 0．6 侧向加速度 ／g
图 7 定半径不足转向梯度测试结果图
不足转向梯度的曲线斜率 K 表征汽车稳态响 应的三种特征：当 K>0 时，汽车处于不足向阶段； 当 K=0 时，汽车处于中性转向阶段；当 K<0 时，汽 车处于过多转向阶段[7]。
转向半径30m汽车由静止逐渐加速测得每一时刻侧向加速度方向盘转角仿真后获得不足转向梯度分析曲线如图横摆角速度测试结果图从上图可得汽车反映时间4s进入稳态的时间基于中性面法所建立的板簧模型能够很好地模拟实际板簧的特性为整车虚拟样机仿真奠定良好基础
2010 年第 3 期 （2总01第0 年22第4 期3 ）期
从上图中可得， 当侧向加速度小于 0.45g，该 车具有不足转向特性； 当侧向加速度大于 0.45g， 该车开始进入过多转型阶段。
(2) 阶跃转向仿真 利用 ADAMS/Car 中整车阶跃转向仿真试验， 测试整车的瞬态转向特性。 参照国标 GB 6323.286，汽车以 80km/h 速度行驶，以 100 deg/s 快速转 动方向盘，获得的横摆角速度曲线如图 8 所示。
基于MotionView的板簧动力学建模及仿真研究
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作者简介：古亮（1987—），男，工程师，硕士，主要从事商用车动力学分析的工作。
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Beam 梁单元场力示意图
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sign。Free 模式适用于从已通过 U 型螺栓装配但
从上而下的定义板簧不同参数与尺寸。包括板簧
情形；Design 模式适用于从已通过 U 型螺栓装配
型与位置，设计载荷以及板簧材料与衬套刚度等。
轮廓点的情形；Pre-Assembly 模式适用于各叶片
为避免在仿真过程中叶片间发生相互侵入，
未施加载荷的板簧几何模型中提取叶片轮廓点的
簧刚度精度的降低。对于这类问题可通过微调叶
簧设计簧载重量等参数。最终完成的多片簧模型
片材料的弹性模量予以消除，使最终仿真结果与
如图 2 所示，其不仅保持了原始输入形貌，并且将
设计簧载重量添加到模型中。
实测结果保持一致性。
3
悬架系统 K&C 试验
悬架系统 K&C 特性是评价悬架系统静态性
能的重要指标。K 特性指车轮姿态及主销定位参
响。以某中巴车前悬三片簧悬架为例，选取在满
载工况时前板簧在装车状态下的几何轮廓。因板
簧布置于转向桥工字梁上方，故选择工字梁上方
的第一片簧中心位置作为板簧局部坐标系原点。
水平方向为 X 轴，向车尾为正，竖直方向为 Z 轴，
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lshi板簧模型建模实例
建模准备
在A/Car的安装目录下，打开example文件夹，再打开leafspring文件夹，将板簧实例数据库leafspring_demo.cdb复制到当前工作目录，然后启动A/Car进入建模器界面；对刚才复制的数据库建立搜索路径并将数据库升级至当前版本；最后，载入AutoFlex插件完成建模准备。
打开模板
执行菜单命令：File -> Open，在对话框中的Template Name文本框中单击右键，在板簧实例数据库中选中模板_hardpoints.tpl，将建模所需的硬点导入到会话中。
图硬点模板打开后屏幕显示的4个硬点
启动ADAMS/Car Leafspring
执行菜单命令：Build -> parts -> flexible body -> autoflex，打开柔性体创建界面，在柔性体类型（flex body type）一栏选择板簧（leafspring），进入板簧创建界面。
图柔性体创建界面之板簧
新建板簧模板、定义板簧参数
●在板簧名称（leafdpring name）文本框中输入将创建的板簧名称：example；
●选择板簧的簧片数（number of leaves）为2；
●在前后板簧衬套硬点（bushing HP）分别选择前定位硬点hpl_fb和后定位硬点hpl_rb；
图定位硬点选择示意图
●设置最短簧片一般部分的弹性体数目（Min Num FBs）为2；
●定义设计载荷下板簧的垂向变形量（Preload height）为0；
●定义弹性元间阻尼（damping）为0.1；
●定义卷耳形状为上置式（Upturned）；
图卷耳形状选择示意图
●修改默认的衬套、衬垫属性文件，所需的属性文件从板簧数据库中选取；
图修改衬套属性文件示意图
其余使用默认值。
定义第一片簧片几何尺寸
选择第一片（Leaf 1）设置页；
图 第一片（Leaf 1）设置页示意图
● 按Get from file 按钮，激活紧随其后的文本框，在文本框中导入板簧数据库中的第一
片簧坐标文件：exapmple_leaf_1.alc ，定义侧面轮廓； ● 定义第一片前段长度（Front length ）为670mm ； ● 定义第一片后段长度（Fear length ）为816mm ； ● 定义名义厚度（Section thickness ）为15mm ； ● 定义名义宽度（Section width ）为50mm ； ● 定义z 轴偏移（Z offset ）为0；
● 在材料（Material ）文本框中重选材料为钢材（Steel ） 其余选项采用默认值。
图 第一片定义后的创建界面
定义第二片簧片几何尺寸
选择第二片（Leaf 2）设置页；
●按Get from file按钮，激活紧随其后的文本框，在文本框中导入板簧数据库中的第二
片簧坐标文件：exapmple_leaf_2.alc，定义侧面轮廓；
●定义第一片前段长度（Front length）为546mm；
●定义第一片后段长度（Fear length）为654mm；
●定义名义厚度（Section thickness）为15mm；
●定义名义宽度（Section width）为50mm；
●定义z轴偏移（Z offset）为-25mm；
●在材料（Material）文本框中重选材料为钢材（Steel）
图第二片定义后的创建界面
执行建模命令
至此，板簧全部参数设置完毕，按OK执行模型的创建，ADAMS/Car Leafspring完成创建后弹出建模完成消息窗，提示同时在默认的可记录数据库中创建了.ali文件（all file written successfully）。
图板簧模型建立消息
图建成的板簧模型
保存模板
菜单命令：file -> save as；
按下图填写对话框后按OK最终完成板簧模板的创建。
图板簧模型另存为对话框。