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橡胶气囊垂直刚度的.性分析

作者:橡胶气囊 发布日期:2017-06-21 12:12
  橡胶气胎刚度基于有限元的橡胶气胎垂直刚度.性分析
  作为重要的汽车弹性元件,空气弹簧采用夹有帘线的橡胶气胎内压缩空气的反力作为弹性恢复力,在载重车辆和高速客车中有着广泛的应用。在空气弹簧的相关.性中,垂直刚度.性对汽车整车机能的影响.别明显[1-3]。橡胶气胎的初始压力、帘线角和帘线层数是空气弹簧的三个重要参数,对橡胶气胎的刚度.性有着重要的影响[4]。本文以某品牌的商用车自由膜式橡胶气胎为例,通过ADINA非线性有限元分析软件对其静态垂直刚度.性进行了仿真分析,并对影响空气弹簧垂直刚度.性的各种主要参数进行了具体分析,得到一些有意义的结论。
  1 橡胶气胎的垂直刚度.性[5, 6]
  橡胶气胎的支承和弹性作用的大小主要取决 于橡胶气胎内的压缩气体密度,因此橡胶气胎的承载力F可表示为:
  F=Pi Ae (1)
  通过承载力F对弹簧行程s求导可得空气弹簧刚度k。
橡胶气胎垂直刚度.性分析
  式中: k为橡胶气胎刚度;pi为橡胶气胎内气体工作压力; po为大气压力;n为气体的多变指数;Ae为橡胶气胎有效承压面积; V为空气体积。
  由公式(5)可知,影响橡胶气胎垂直刚度.性的主要因素有橡胶气胎的初始压力、分子运动过程、有效承压面积、底座的外形、辅助气室等。
  2 FEA分析方法
  本文采用ADINA软件进行有限元分析,ADINA作为通用的模拟计算工具,能分析应力、位移等复杂的非线性题目。大量的复杂题目都可以通过选项块的不同组合模拟出来[7]。
  采用ADINA进行有限元分析的基本步骤如下:
  步骤1:使用前处理系统ADINA-AUI 定义橡胶气胎有限元模型;
  步骤2:应用ADINA,ADINA-T,ADINA-F等求解器对橡胶气胎模型实施数值计算;
  步骤3:运行ADINA-AUI 对上述计算结果进行处理。
  3 基于有限元的垂直刚度.性分析
  3.1 有限元模型的建立
  .先,建立橡胶气胎整体三维几何模型,对材料.性定义、单元组定义、网格划分、接触的定义、约束的定义、载荷的定义以及定义载荷的时间函数、时间步和步长,.后得到膜式橡胶气胎的静.性有限元模型,如图1所示。
  3.2 垂直刚度的有限元分析
  3.2.1 不同初始压力下的橡胶气胎垂直刚度.性
  对自由膜式橡胶气胎的模拟工况为:橡胶气胎压缩到-10mm位移时,对有限元模型腔内分别设定0.3MPa和0.4MPa的初始压力,研究不同初始压力对空气弹簧垂直刚度.性的影响。