[发明专利]双加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法

权利要求书

1.双加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法，其中，各片板簧的一半作用长度是由根部平直段、根部斜线段、抛物线段、端部斜线段和端部平直段五段所构成，部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，根部斜线段和端部斜线段分别对板簧的根部和端部起加强作用，各片板簧的结构相同，即双加强等构式少片抛物线型变截面板簧；对于给定设计结构参数及自由切线弧高的各片板簧，装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力必须满足设计要求；根据板簧片数，弹性模量，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，根部垫片和端部垫片的厚度，对双加强等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力进行仿真计算，其特征在于采用以下具体仿真计算步骤：

(1)双加强等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧刚度K的计算：

A步骤：各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-F的计算

根据板簧的宽度b，弹性模量E，端部斜线段的水平长度Δl1，根部斜线段的水平长度Δl2；根部斜线段的根部到板簧端点的水平距离l2，抛物线段根部到板簧端点的水平距离l1p，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2p，端部平直段的长度l1；各片板簧的根部平直段的厚度h2，抛物线段的根部厚度h2p，抛物线段的端部厚度h1p，端部平直段的厚度h1；各片板簧的根部斜线段的厚度比γ＝h2p/h2，抛物线段的厚度比β＝h1p/h2p，端部斜线段的厚度比μ＝h1/h1p，对双加强等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-F进行计算，即

G x - F = 4 l 1 3 Ebγ 3 β 3 μ 3 - 8 l 2 p 3 / 2 ( l 1 p 3 / 2 - l 2 p 3 / 2 ) Ebγ 3 + 6 Δl 2 ( 2 l 2 l 2 p γ 3 - 4 l 4 l 2 p γ 2 ln γ ) Ebγ 2 β 3 ( γ - 1 ) 3 + 6 Δl 2 ( 4 l 2 p 2 γ - l 2 p 2 + 3 l 2 2 γ 2 - 4 l 2 2 γ 3 + l 2 2 γ 4 - 3 l 2 p 2 γ 2 - 2 l 2 l 2 p γ + 2 l 2 2 γ 2 ln γ + 2 l 2 p 2 γ 2 ln γ ) Ebγ 2 β 3 ( γ - 1 ) 3 + 6 Δl 1 ( 4 l 1 2 μ - l 1 2 - 3 l 1 2 μ 2 + 3 l 1 p 2 μ 2 - 4 l 1 p 2 μ 3 + l 1 p 2 μ 4 + 2 l 1 2 μ 2 ln μ + 2 l 1 p 2 μ 2 ln μ - 2 l 1 l 1 p μ ) Ebγ 3 β 3 μ 2 ( μ - 1 ) 3 + 6 Δl 1 ( 2 l 1 l 1 p μ 3 - 4 l 1 l 1 p μ 2 ln μ ) Ebγ 3 β 3 μ 2 ( μ - 1 ) 3 ; ]]>

B步骤：各片板簧的夹紧刚度K的计算

根据各片板簧的根部平直段的厚度h2，步骤(1)中计算得到的Gx-F，对双加强等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧刚度K进行计算，即

K = 2 h 2 3 G x - F ; ]]>

(2)双加强等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧初始切线弧高HgCi的确定：

I步骤：首片板簧的初始切线弧高HgC1的确定

根据板簧片数n，根部垫片厚度δc，端部垫片厚度δe，根部平直段的厚度h2，端部平直段的厚度h1，各片板簧的自由切线弧高的设计值Hgi0，i＝1,2,…,n，对双加强等构式抛物线型变截面板簧装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高HgC1进行确定，即

H g C 1 = Σ i = 1 n H g i 0 n - ( n - 1 ) [ ( h 2 + δ C ) - ( h + δ e ) ] n ; ]]>

II步骤：其他各片板簧的初始切线弧高HgCi的确定

根据板簧片数n，根部垫片厚度δc，端部垫片厚度δe，根部平直段的厚度h2，端部平直段的厚度h1，I步骤中确定得到的HgC1，对双加强等构式抛物线型变截面板簧装配夹紧后除首片板簧之外的其他各片板簧的初始切线弧高HgCi进行确定，i＝2,3,…,n，即

HgCi＝HgC1+(h2+δc)-(h1+δe),i＝2,3,…,n；

(3)双加强等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧端点力Fi的确定：

根据板簧片数n，各片板簧的自由切线弧高的设计值Hgi0，步骤(1)中计算得到的K，步骤(2)中确定得到的HgCi，i＝1,2,…,n，对双加强等构式抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的夹紧端点力Fi进行确定，即

F i = K ( H g i 0 - H g C i ) 2 , i = 1 , 2 , ... , n ; ]]>

(4)双加强等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧预夹紧应力σi的仿真计算：

根据板簧片数n，板簧的宽度b，各片板簧的根部平直段的厚度h2，根部斜线段的根部到主簧端点的水平距离l2，步骤(3)中确定得到的Fi，对双加强等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力σi进行仿真计算，i＝1,2,…,n，即

σ i = 6 F i l 2 bh 2 2 , i = 1 , 2 , ... , n . ]]>