牵引车用空气弹簧垂向刚度特性仿真分析

针对空气弹簧的材料、几何和接触等非线性力学特性,运用非线性有限元分析软件ABAQUS对某型号牵引车用膜式空气弹簧进行建模仿真。通过台架试验验证仿真的可行性,并结合正交实验法分析不同帘线角度、帘线层数、帘线间距及帘线横截面积对其垂向刚度特性的影响。研究结果表明:在一定范围内,帘线参数是影响膜式空气弹簧垂向刚度特性的敏感因素。其中帘线角度对垂向刚度的影响显著,而帘线间距、帘线层数对垂向刚度影响较小,帘线横截面积对垂向刚度的影响最小。     

空气弹簧帘线参数对刚度特性影响的显著性

基于某重卡车用悬架空气弹簧,针对其材料、几何、接触、气固耦合等非线性力学特性,采用Abaqus软件建立空气弹簧的有限元模型,对其垂向静态力学特性进行仿真分析,并采用正交实验法分析帘线材料、帘线布置角度、帘线网格间距、帘线横截面积和帘线层数对其垂向刚度的影响。结果表明:帘线材料及结构参数对空气弹簧的垂向刚度有很大的影响,其中帘线布置角对空气弹簧的垂向刚度影响最显著,帘线截面面积和帘线层数对其刚度影响一般,帘线弹性模量和帘线间距对其刚度影响较小。     

帘线参数对橡胶空气弹簧垂向刚度的影响研究

采用ABAQUS软件建立了某型号橡胶双曲囊式空气弹簧的有限元模型。从囊体材料、几何形状、材料接触及气固耦合作用方面论述了空气弹簧的非线性特性,并对双曲囊式空气弹簧的垂向弹性特性进行了灵敏度分析。首先,运用正交实验法设计了空气弹簧弹性特性实验,研究了帘线参数对双曲囊式空气弹簧垂向弹性特性的影响;其次,运用极差分析及方差分析法对帘线层的各项参数进行了优化设计。结果表明：帘线层数对空气弹簧垂向刚度影响最为显著;帘线角度对空气弹簧垂向刚度也有一定的影响;弹性模量、帘线间距和帘线半径对空气弹簧垂向刚度影响较小。     

大型飞机机载设备隔振空气弹簧垂向刚度研究

大型飞机的机载关键设备需要隔振系统进行振动保护,而空气弹簧在隔振性能上具有比金属弹簧更好的非线性和低频性能,对应用在大型飞机机载设备隔振系统上的空气弹簧的材料非线性、接触条件非线性等进行了分析,在对空气弹簧非线性与气体单元的实现方法进行分析的基础上,利用非线性有限元软件MSC.Marc对约束膜式空气弹簧的垂向刚度进行了数值仿真.结果表明:空气弹簧垂向刚度呈现非线性特征;空气弹簧垂向刚度与垂向位移的关系密切;随着初始内压和胶膜帘线密度的增大,空气弹簧的垂向刚度增加;胶膜帘线角与垂向刚度的关系受到约束的影响.     

自由膜式空气弹簧非线性有限元分析

对一种自由膜式空气弹簧进行非线性有限元分析,建立自由膜式空气弹簧非线性柔性体有限元动力学模型,研究其各项力学性能。橡胶气囊采用分层壳单元耦合建立,内外层橡胶采用一次多项式Mooney-Rivlin橡胶材料本构模型,内置帘线层采用帘线织布材料本构模型。利用AIRBAG模型模拟橡胶气囊气固耦合,对建立起的有限元模型进行力学仿真计算,数值计算结果对比试验表明模型精度较高。对其进行力学分析,得出橡胶气囊初始气压对空气弹簧影响较大,刚度值随气压增大呈非线性增长;帘线层层数对垂向刚度影响较小,横向刚度影响较大;辅助弹簧对空气弹簧垂向及横向刚度影响较大。所得结果为进一步进行整车动态分析及空气弹簧设计研究提供理论以及数据基础。     

帘线层参数对空气弹簧性能的灵敏度分析

回顾商用车空气弹簧的发展和研究概况。运用有限元方法在ABAQUS软件中建立空气弹簧的模型,并对其弹性特性进行仿真计算。在所建有限元模型中,用Rebar单元模拟帘线复合材料,用符合流体静力学条件的流体单元模拟空气弹簧内部的压缩气体。通过将仿真结果与在MTS831弹性元件测试系统中的空气弹簧弹性特性试验结果进行对比,验证静态仿真可行性和精确性。对空气弹簧的初始内压和帘线层的各项设计参数进行灵敏度分析,结果表明,帘线角和帘线间距对空气弹簧静态特性的影响较大,二者均为较容易改变的设计参数;帘线角和帘线层数对空气弹簧动态特性的影响较大。分析结果可为同类空气弹簧的设计与优化提供参考。     

基于有限元的空气弹簧垂直刚度特性分析

针对汽车车用空气弹簧对整车性能的影响,分析空气弹簧的垂直刚度特性尤为重要.在对膜式空气弹簧垂直刚度特性进行理论分析的基础上,采用ADINA进行了数值模拟,并根据初始压力、帘线角度和帘线层数等参数的变化情况,讨论了各种参数变化对空气弹簧垂直刚度特性的影响.最后通过空气弹簧实际工作情况与有限元计算结果的对比分析,从而验证了有限元模型是正确性.     

基于有限元法空气弹簧参数对其垂向刚度的影响

空气弹簧成为汽车悬架系统之中弹性元件,以其优良的减振性能在汽车、高速列车等悬挂系统中得到越来越广泛的应用。考虑其橡胶材料的非线性、气囊分层的非线性以及接触非线性等问题在ansys中建立空气弹簧有限元模型,并进行了垂向刚度静载荷模拟分析,通过了实验数据比较验证,然后对影响弹簧垂向刚度的参数--气囊内压、帘线角、帘布层厚度,帘布层层数进行分析,为空气弹簧性能的研究及新产品开发提供了一种较好的、经济可行的途径。     

应用ABAQUS的膜式空气弹簧弹性特性仿真研究

以某乘用车悬架膜式空气弹簧为研究对象,建立空气弹簧的有限元分析模型。应用有限元分析软件ABAQUS对其垂向静态力学特性进行仿真分析。有限元数值计算结果与空气弹簧的垂向静态力学特性试验结果吻合度较高,证明了有限元数值计算方法的正确性。对膜式空气弹簧结构设计参数进行灵敏度分析,得出的结论是:气囊内压与帘线角是膜式空气弹簧静态力学特性的最敏感参数。     

空气弹簧参数对其静态力学性能影响的试验与计算分析

对空气弹簧的几何、橡胶材料、状态及气固耦合等非线性问题进行了理论分析,阐释了在有限元分析中的计算依据。建立空气弹簧的理论及数值分析模型,采用非线性分析软件对其垂向静态力-位移特性进行了计算分析。计算值与试验结果误差小于10%,验证了计算方法的精确性。分析了设计参数——橡胶皮囊压力、帘线角、帘线间距和帘线层数等对空气弹簧承载能力的影响。为空气弹簧弹性静特性力-位移性能的前期概念设计提供参考。     

航空发动机气膜浮环密封上浮性能研究

为研究气膜浮环的上浮性能,针对航空发动机主轴承箱的气膜浮环密封系统,建立浮环的有限元模型并提出一种上浮转速的计算方法。采用Ansys建立密封组件的有限元模型,提取浮环与跑道的径向变形,得到浮环密封的动态间隙。采用Fluent建立浮环密封偏心气膜模型,提出浮环上浮转速与泄漏率的计算流程。在先增压至工作压力再增速和先增速到工作转速再增压2种操作条件下分析各结构参数、操作参数对浮环上浮转速的影响,并搭建试验台进行试验验证。结果表明:低压差下气膜浮环的泄漏率与偏心率呈近似二次关系,上浮力随偏心率增大而增大但会有一个畸变过程;在保证密封性能的前提下工程设计时应选取较小的波簧弹力,较大的节流长度。不同的操作方式下各密封参数对气膜浮环上浮性能的影响呈现很大的差异性,综合来说先增速后增压时上浮性能较好,有条件时开车前应先进行上浮性能的分析再选择操作条件施加的顺序。     

带附加气室空气弹簧性能试验系统的搭建与试验研究

针对主、附气室通过管路连接的空气弹簧工作过程复杂性及其特殊的非线性,搭建带附加气室空气弹簧特性试验系统,进行不同附加气室容积和不同连接管路直径的空气弹簧特性试验研究;设计出基于LabView的测试软件,通过数据采集系统测得弹簧作用力、弹簧位移和弹簧内部气体压力;针对四种容积的附加气室、四种内径的连接管路和四种初始气压在0.5～10.0 Hz激振频率范围内对空气弹簧特性进行台架试验,试验分析各影响因素对弹簧特性的影响规律,并探讨各因素的影响机理。试验结果表明,试验的可变因素对空气弹簧特性具有不同程度的影响:附加气室容积和连接管路管径的增大会降低空气弹簧的动刚度,但附加气室容积对动刚度的影响程度还受主附气室容积比的影响;弹簧内初始气压和激振频率的增加会增大弹簧动刚度,台架试验可以为带附加气室空气弹簧的设计及应用提供依据。     

基于气隙组合永磁弹簧的直动式溢流阀优化设计

航天伺服系统高压大流量的特点,对溢流阀的可靠性、稳压精度和推重比提出了更高的要求。然而大推力下的螺旋压缩弹簧一般体积较大,并且服役期间存在卡死、疲劳断裂、塑性变形等失效模式,给伺服系统带来安全隐患。提出一种基于气隙组合永磁弹簧的直动式溢流阀结构,非接触式的永磁弹簧可避免上述失效和卡死故障,采用气隙组合的优化设计得到了理想的刚度曲线,不仅可有效提高推重比,同时可以减小大刚度带来的开启瞬间压力波动。在此基础上结合有限元仿真与迭代优化,精确设计了凸缘结构来补偿液动力,进一步提高了稳压精度。仿真结果表明,气隙组合永磁弹簧溢流阀具有良好的动静态指标,其设计方法为永磁弹簧在液压系统中的应用提供参考与借鉴。     

Investigations of the watershield effect on blast waves: One and two-dimensional study

The object of this analysis is to investigate the mitigation effects of watershield on blast waves numerically. One application of current work is to resolve the design concerns for the ammunition storage facilities. To verify the numerical procedure using a multimaterial Eulerian finite element method, the results are compared with the available experimental data for detonation in a pressured tank, and the analytical predictions for air shocks. Features of the free-field detonation process are then studied from a series of one-dimensional simulations. The magnitude of peak pressure decreases and shock arrival time increases with increasing thickness of watershield. For design analysis, the case of two-dimensional axisymmetric geometry (a vertical) right-circular cylinder) with a central charge is also considered. The full process including initial detonation, shock wave propagation and reflection from the outer rigid boundary is examined. For the explosives immersed in water, the magnitude of peak pressure becomes smaller than those in air tank without watershield. At later time period, the average gas pressure left in the air tank is about 20 bar.     

储罐内可燃气体燃烧引起的瞬时超压机理分析与动力学仿真计算

以容积为3×103m3立式拱顶储罐为研究对象,通过对储罐内可燃气体燃烧升压的理论研究得到了储罐内瞬时超压的计算方法,并对不同点火源位置、不同气体空间对储罐内部压力的影响进行了分析。最后采用有限元分析软件ANSYS建立了储罐的空间有限元模型,对储罐瞬时超压过程进行了数值模拟,提出了储罐在瞬时超压下的破坏条件,为储罐安全生产提供了理论基础。     

透平膨胀机气体轴承的数值模拟

应用ANSYS有限元软件对透平膨胀机的核心部件——气体轴承进行模态分析和谐响应分析,求解转子的振型、应力分布、固有频率和失稳转速。并对不同轴承半径间隙时的转子动力学分析,根据失稳转速的变化规律,得出所设计的双排径向静压气体轴承的最佳轴承半径间隙:Cr=0.02 mm。     

The effect of tube dimensions on optimized pressure and force loading paths in tube hydroforming process

The precise control of internal pressure and axial force loading paths significantly affects the final product quality. In this study, the effect of tube dimensions on the pressure and force loading paths in tube hydroforming process is investigated by using simulated annealing optimization method linked to a commercial finite element code. The optimized loading paths, obtained for different tube geometries with a constant expansion ratio, are then compared. The effects of initial diameter and wall thickness on shape conformation, optimal internal pressure and axial force (or feed) are discussed on the basis of optimal loading paths. Several guidelines in prediction and determination of tube hydroforming parameters are obtained by optimization analysis.     

基于有限元的碟簧静刚度研究

提出一种基于有限元技术的组合碟簧的静刚度研究方法。针对一种碟簧的组合建立有限元模型并用此种碟簧组合的实验测试数据对模型进行修正,从而得到正确可用的有限元模型。将正确的有限元模型应用于不同的碟簧组合形式并进行仿真计算得到碟簧在不同的组合形式下的静刚度曲线。     

磁力弹簧式压电共振型气泵的设计

利用压电振子的振动激励相连接的隔膜共振原理,提出了用磁力弹簧式压电共振型气泵来提高压电泵对气体的驱动能力.首先,分析磁力弹簧式共振泵的工作原理,建立了共振泵的动力学模型,计算得出了影响隔膜振幅的主要因素.接着,设计和制作了样机,使用阻抗分析仪和激光位移计分别测得系统的共振频率及压电振子的位移放大倍数.最后,设计了测量共振泵流量和输出压力的实验装置,得出了磁力弹簧轴向间距对输出流量和输出压力的影响.实验测试表明:当输入正弦电压为200 V,系统共振频率为134 Hz,磁力弹簧的轴向间距为9 mm时,压电振子的位移放大倍数约为4.3,其最佳输出流量为524 ml/min,最佳输出压力为9.2 kPa.结果显示,提出的磁力弹簧式压电共振型气泵提高了气体的输送能力.