1.高强度三级渐变刚度板簧根部最大应力特性的仿真计算法,其中,板簧采用高强度钢板,各片板簧为以中心穿装孔对称的结构,安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半;板簧由主簧和三级副簧构成,通过主簧和三级副簧的初始切线弧高及三级渐变间隙,满足板簧接触载荷、渐变刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性的设计要求,即高强度三级渐变板簧;根据各片板簧的结构参数,弹性模量,主簧夹紧刚度,主簧和各级副簧的复合夹紧刚度,初始切线弧高,最大限位挠度,在接触载荷和限位挠度所对应最大载荷仿真计算的基础上,对高强度三级渐变刚度板簧在不同载荷下的根部最大应力特性进行仿真计算,具体仿真计算步骤如下:
(1)高强度三级渐变刚度板簧的主簧及各级副簧的初始曲率半径的计算:
I步骤:主簧末片下表面初始曲率半径RM0b的计算
根据主簧的片数n,主簧各片的厚度hi,i=1,2,…,n,主簧首片的一半夹紧长度L1,主簧初始切线弧高HgM0,对主簧末片下表面初始曲率半径RM0b进行计算,即
II步骤:第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a的计算
根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11,第一级副簧的初始切线弧高HgA10,对第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a进行计算,即
III步骤:第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b的计算
根据第一级副簧的片数n1,第一级副簧各片的厚度hA1j,j=1,2,…,n1,及II步骤中计算得到的RA10a,对第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b进行计算,即
IV步骤:第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a的计算
根据第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21,第二级副簧的初始切线弧高HgA20,对第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a进行计算,即
V步骤:第二级副簧末片下表面初始曲率半径RA20b的计算
根据第二级副簧的片数n2,第二级副簧各片的厚度hA2k,k=1,2,…,n2,及IV步骤中计算得到的RA20a,对第二级副簧末片下表面初始曲率半径RA20b进行计算,即
VI步骤:第三级副簧首片上表面初始曲率半径RA30a的计算
根据第三级副簧首片的一半夹紧长度LA31,第三级副簧的初始切线弧高HgA30,对第三级副簧首片上表面初始曲率半径RA30a,即
(2)高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷的仿真计算:
A步骤:不同片数重叠段的等效厚度的计算
根据主簧片数n,主簧各片的厚度hi,i=1,2,…,n;第一级副簧的片数n1,第一级副簧各片的厚度hA1j,j=1,2,…,n1;第二级副簧的片数n2,第二级副簧各片的厚度hA2k,k=1,2,…,n2;第三级副簧的片数n3,第三级副簧各片的厚度hA3l,l=1,2,…,n3;主簧与第一级副簧的片数之和N1=n+n1,主簧与第一级副簧和第二级副簧的片数之和N2=n+n1+n2,主副簧的总片数N=n+n1+n2+n3,对各不同片数m重叠段的等效厚度hme的进行计算,m=1,2,…,N,即:
其中,主簧根部重叠部分等效厚度hMe,及主簧与各级副簧的根部重叠部分等效厚度hMA1e,hMA2e和hMA3分别为
B步骤:第1次开始接触载荷Pk1的仿真计算
根据高强度三级渐变刚度板簧的宽度b,弹性模量E;主簧首片的一半夹紧跨长度L1,步骤(1)中计算得到的RM0b和RA10a,A步骤中计算得到的hMe,对第1次开始接触载荷Pk1进行验算,即
C步骤:第2次开始接触载荷Pk2的仿真计算
根据高强度三级渐变刚度板簧的宽度b,弹性模量E;主簧首片的一半夹紧跨长度L1;步骤(1)中仿真计算所得到的RA10b和RA20a,A步骤中计算得到hMA1e,及B步骤中仿真计算得到的Pk1,对第2次开始Pk2进行仿真计算,即
D步骤:第3次开始接触载荷Pk3的仿真计算
根据高强度三级渐变刚度板簧的宽度b,弹性模量E;主簧首片的一半夹紧跨长度L1,步骤(1)中计算得到的RA20b和RA30a,A步骤中计算得到的hMA2e,及C步骤中仿真计算得到的Pk2,对第3次开始Pk3进行仿真计算,即
E步骤:第3次开始接触载荷Pw3的仿真计算
根据主簧与第一级和第二级副簧的符合加紧刚度KMA2,主副簧的总复合加紧刚度KMA3,D步骤中仿真计算得到的Pk3,对等渐变偏频高强度三级渐变刚度板簧的第3次完全接触Pw3进行仿真计算,即
(3)基于最大限位挠度的高强度三级渐变刚度板簧的最大载荷Pmax的仿真计算:
根据最大限位挠度设计值fMmax,主簧夹紧刚度KM,主簧与各级副簧的复合夹紧刚度KMA1、KMA2和KMA3,步骤(2)中仿真计算得到的Pk1、Pk2、Pk3和Pw3;对基于最大限位挠度fMmax的高强度三级渐变刚度板簧的最大载荷Pmax进行仿真计算,即
(4)高强度三级渐变刚度板簧主簧和各级副簧的根部最大应力特性的仿真计算:
i步骤:主簧根部最大应力特性的仿真计算
根据高强度三级渐变刚度板簧的宽度b,主簧首片的一半夹紧长度L1,主簧的片数n,主簧最大厚度板簧的厚度hmax=max(hi),i=1,2,…,n,步骤(2)的A步骤中计算得到的hMe,hMA1e,hMA2e和hMA3e,及B~D步骤中仿真计算得到的Pk1、Pk2和Pk3,步骤(3)中仿真计算得到的Pmax,对主簧根部最大应力σMmax随载荷P变化特性进行仿真计算,即
ii步骤:第一级副簧根部最大应力特性的仿真计算
根据高强度三级渐变刚度板簧的宽度b,主簧首片的一半夹紧长度L1,第一级副簧的片数n1,第一级副簧最大厚度板簧的厚度hA1max=max(hA1j),j=1,2,…,n1;步骤(2)的中A步骤中计算得到的hMA1e、hMA2e和hMA3e,B~D步骤仿真计算得到的Pk1、Pk2和Pk3,及步骤(3)中仿真计算得到的Pmax,对第一副簧根部最大应力σA1max随载荷P的变化特性进行仿真计算,即
iii步骤:第二级副簧根部最大应力特性的仿真计算
根据高强度三级渐变刚度板簧的宽度b,主簧首片的一半夹紧长度L1,第二级副簧的片数n2,第二级副簧最大厚度板簧的厚度hA2max=max(hA2k),k=1,2,…,n2,步骤(2)的A步骤中计算得到的hMA2e和hMA3e,C~D步骤仿真计算得到的Pk2和Pk3,及步骤(3)中仿真计算得到的Pmax,对第二副簧根部最大应力σA2max随载荷变化特性进行仿真计算,即
iv步骤:第三级副簧根部最大应力特性的仿真计算
根据高强度三级渐变刚度板簧的宽度b,主簧首片的一半夹紧长度L1,第三级副簧的片数n3,第三级副簧最大厚度板簧的厚度hA3max=max(hA3l),l=1,2,…,n3,步骤(2)的A步骤中计算得到的hMA3e,D步骤中仿真计算得到的Pk3,及步骤(3)中仿真计算得到的Pmax,对第三级副簧根部最大应力σA3max随载荷变化特性进行仿真计算,即