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濟南永創(chuàng)測試技術(shù)有限公司
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傳統(tǒng)的計算方法有共同曲率法和集中載荷法。此外，國內(nèi)學者郭孔輝針對共同曲率法中存在的固有缺陷，提出了一種稱為主片分析法的計算方法，田光宇等則針對集中載荷法的固有缺陷，提出了改進的集中載荷法。這些方法的出發(fā)點都是把板簧各片看成是等截面的懸臂梁，不考慮板簧各片之間的摩擦和板簧變形過程中的大變形特性，采用經(jīng)典梁公式計算第1葉片的端點撓度，進而求得板簧的剛度。
2.1共同曲率法
共同曲率法由前蘇聯(lián)的帕爾希洛夫斯基提出，其基本假設(shè)為板簧受載后各葉片在任一截面上都有相同的曲率，即把整個板簧看成是一變截面梁，由此推出對稱板簧的剛度計算公式如下：
2.2集中載荷法
集中載荷法的基本假設(shè)為板簧各葉片僅在端部相互接觸，即假定第i片與第i-1片之間僅有端部的一個接觸點，接觸力為Pi，并且在接觸點處兩相鄰葉片的撓度相等。其中P1為第1片所受外載荷。因此，系統(tǒng)中的未知力為P2，P3，…，Pn共n-1個，由接觸點處撓度相等可得到n-1個方程，求解此方程組可得到未知作用力P2，P3，…，Pn，再根據(jù)第1片所受載荷求出第1片的端點撓度，進而可求得板簧的剛度。板簧剛度的計算公式如下：
2.3主片分析法
共同曲率法假設(shè)板簧受載后各葉片在任意橫截面上都有相同的曲率，這一假設(shè)中存在一個明顯與事實不相符的地方，即各片自由端均不可能存在集中彎矩，因此也就不可能與上一片同一截面處曲率相等。為此，主片分析法做出了如下假設(shè)。
a.每片板簧分為約束部分與非約束部分，第i片板簧的約束部分與非約束部分的定義。b.板簧各片在非約束部分向下自由變形，在約束部分符合共同曲率假設(shè)，即各截面上與上一片在此區(qū)段內(nèi)的曲率相同。
基于以上假設(shè)，可得板簧剛度計算公式如下：
式中各符號意義與前述相同，其中an+2=an+1=l1。
2.4改進的集中載荷法
集中載荷法假定板簧每片僅在端部相互接觸，而實際上板簧內(nèi)各點也可能互相接觸，基于此種想法，改進的集中載荷法提出了如下假設(shè)。
a.各片之間不僅僅在端點處存在相互作用，而是存在若干個接觸點，第i片與第i-1片之間存在Ni個接觸點，記這些點到板簧對稱面的距離為lij，j=1，2，…，Ni。
b.第i片與第i-1片之間僅在預先設(shè)定的Ni個接觸點相互作用有集中力，記為Pi1，Pi2，PiNi，
與集中載荷法類似，系統(tǒng)中共有 個未知力，由 個接觸點處的撓度相等可以得到 個方程，求解此方程組即可得到各個未知力的大小。根據(jù)第1片上的受力情況即可求得第1片的片端撓度，進而可以求得板簧的剛度。
與集中載荷法不同，用此法計算出來的結(jié)果不能保證各個未知力均大于或等于零(即接觸點之間只能存在壓力)，為此，需要運用迭代算法來解決這一問題。
以上各種計算方法的共同點就是把板簧近似等效為懸臂梁，而對各片之間的接觸采用不同的方法進行模擬。實際上，板簧工作時存在大變形特性，用線性懸臂梁模擬存在一定偏差，而且板簧各片間的接觸模擬方式也較粗糙。采用有限元法計算板簧剛度就可以克服上述缺點，使得計算精度更高，并且對變截面簧、和漸變剛度板簧都可以很好的求出其工作剛度，具有實際的意義。
