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论文分类号:+ 单位代码:10183
密级:内部学号:2201217
吉林大学
硕士学位论文
膜式空气弹簧非线性弹性特性有限元分析
Finite Element Analysis for Nonlinear Stiffness
Characteristic of the Diaphragm Air Spring
作者姓名:庄德军
专业:车辆工程
导师姓名: 林逸
及职称: 教授
论文起止年月:2001 年 12 月至 2003 年 1 月
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吉林大学硕士研究生学位论文
提要
本文以自由膜式空气弹簧为研究对象,采用有限元的理论方法,应用非
线性有限元软件 ABAQUS 建立了空气弹簧静、动特性有限元模型,通过对
空气弹簧静、动特性仿真分析,探索了自由膜式空气弹簧位移—刚度和频率
—动刚度的非线性特性。
本文在对空气弹簧建模过程中橡胶模型的选取和材料参数的确定,帘线
的几何特性在空气弹簧工作过程中力学性能的变化以及气体单元与橡胶气
囊壁之间的气固耦合,进行了详细的有限元推导。
在空气弹簧静特性分析中,主要从不同的初始压力、帘线角、帘线网格
间距和帘线层数出发,讨论了在这些参数变化时,对空气弹簧的几何参数、
强度和弹性特性的影响;在空气弹簧动特性分析中,本文研究了不同初始压
力、振动频率和幅值时空气弹簧的动刚度与频率之间的关系。
通过空气弹簧特性试验与有限元分析仿真结果的对比,验证了空气弹簧
弹性特性有限元分析的正确性。
【关键词】空气弹簧非线性弹性特性 ABAQUS 软件
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目录
目录
第一章绪论……………………………………………………… 1
概述…………………………………………………………………… 1
引言………………………………………………………………….1
空气悬架发展历史和现状……………………………………………..1
空气弹簧及空气悬架特性……………………………………………..4
空气弹簧简介……………………………………………………..….4
空气悬架系统特性…………………………………………………... 5
本文的研究内容及意义…………………………………………….….7
第二章空气弹簧有限元分析…………………………………...10
ABAQUS 有限元软件简介………………………………………………10
橡胶材料非线性特性………………………………………………....11
Mooney—Rivlin 模型………………………………………………..11
超弹性材料参数的确定…………………………………………...…12
Mooney-Rivlin 材料模型参数的推导…………………………………15
帘线层的模拟…………………………………………………………16
气体单元………………………………………………………………19
气固耦合…………………………………………………………....19
容积计算…………………………………………………………....20
接触分析……………………………………………………………....23
基本接触理论……………………………………………………….23
接触条件的判断与修正……………………………………………...26
接触迭代收敛的判断………………………………………………...26
本章小结……………………………………………………………………26
第三章空气弹簧有限元仿真模型的建立……………………...28
空气弹簧静特性有限元模型的建立…………………………………28
单元的选取……………………………………………………….…28
网格划分……………………………………………………………30
边界条件和接触条件………………………………………………...31
非线性分析步骤……………………………………………………..32
空气弹簧动特性有限元模型的建立…………………………………34