板弹簧分析！经典计算 vs 仿真计算

板弹簧

    板弹簧(也简称板簧)主要用于汽车、拖拉机等的弹性悬架装置中，起缓冲和减振的作用，一般由钢板组成。

    按照形状和传递载荷方式的不同，板弹簧可分为椭圆形、弓形、伸臂弓形、悬臂形和直线形几种。

材料力学性能

    板弹簧常用材料的力学性能如下表所示。

    板弹簧在实际使用时，主要载荷是垂直方向的作用力，但同时也受到其他各种载荷的作用(纵向和横向力及转矩等)。在设计时，一般仅按垂直载荷产生的应力来设计。

    下表的弯曲许用应力适用于板弹簧、汽车用板弹簧、热处理后经喷丸和预压处理的板弹簧。

经典计算

    公式计算方法的基本力学原理来自材料力学的梁模型计算。

    公式法的优缺点：

    1）各种场景对应不同公式，虽然简单，但也繁琐；

    2）复杂场景，无对应公式，这是经典方法最大的困难；

仿真计算

    可以使用有限元法对板弹簧进行仿真计算。仿真方法的最大优点是通用性，一旦掌握仿真分析技术，适用于各种场景。

    中心螺栓的预紧力如下图所示。

    板弹簧位移结果如下图所示。

    换一种约束和加载方式，可以得到类似的结果。

总结

    如何成为专业的仿真工程师，如何让自己的仿真分析更可靠，笔者有个建议。

    1）对有公式解的模型，分别进行公式计算和仿真计算，用公式结果证明仿真方法的可靠性。

    2）当仿真方法经历过验证，那么就可以用于没有公式解的模型，解决前人无法解决的难题，这才是学习仿真技术的根本原因。