基于精确几何模型梁单元的螺旋弹簧刚度分析

摘要：

以精确几何模型梁单元为基础,对圆截面螺旋弹簧刚度的非线性特性进行了分析.结合弹簧细长结构的变形特点,选取弹簧半径、弹簧高度、螺旋线极角和簧丝截面扭转角作为螺旋弹簧的描述变量;按照Bernoulli梁理论,通过形心曲线切矢量和簧丝截面扭转角建立截面坐标系;基于大转动梁的变形虚功率,获得螺旋弹簧曲率矢量,构建弹簧变形虚功率;应用柔体建模过程的滤除高频震荡分量方法修正弹簧系统动力学方程求得弹簧刚度,提高计算效率.数值算例表明,计算结果符合弹簧刚度的受力变形规律.同时与弹簧经典理论算法和传统有限元方法进行对比,验证了分析方法的正确性和合理性.

关键词：螺旋弹簧、弹簧刚度、几何非线性、变形虚功率、柔体系统

所属期刊栏目：37

分类号：O342;TH135.1(固体力学)

资助基金：国家自然科学基金项目11872137,91748203

在线出版日期：2020-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：16-22,80