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高温弹簧的谐响应分析

作者:高温弹簧 来源:永嘉县高温弹簧厂 发布于:2018-04-26 9:11:52

高温弹簧是一种特殊弹簧,由于具有轴向尺寸小、承载能力大的特点,广泛在冶金、液压、军工等领域用作减振元件。高温弹簧用作减振器时,一般是由多片高温弹簧组成,以叠合或对合的方式组成高温弹簧组。

以前对高温弹簧的设计研究一般多在于载荷和位移的关系,而且局限在单片高温弹簧的力学性能分析,近几年对于高温弹簧的动力特性以及高温弹簧组合的研究也逐步多了起来。都军民、戴双献采用冲击试验得到了高温弹簧组减振器的阻尼系数,但没有讨论高温弹簧减振器中组合方式对动力学的影响。

孙利民、王晓波等对组合高温弹簧的刚度进行研究,进行了静刚度试验,并用有限元软件进行了数值模拟。研究高温弹簧的破坏比较少,较早时候姜培刚、丁建民运用可靠性理论提出了承受交变载荷的高温弹簧的可靠性优化设计方法。苟环,尹组成对断裂高温弹簧的化学成分、硬度、金相进行分析,指出了非金属夹杂物是产生裂纹的主要原因。这两个方法分别是从应力、强度以及材料方面对高温弹簧的破坏进行的研究。


  由于高温弹簧主要是用来做减振元件的,所以振动特性对于研究高温弹簧的破坏也很重要,特别是固有频率以及共振频率的确定。在组合高温弹簧中,各单片高温弹簧间存在摩擦,因此,单片高温弹簧最易被破坏的点就与组合高温弹簧的有差别,其中又由于叠合高温弹簧的接触面积大,而且接触面之间随着高温弹簧的变形有滑动。

  谐响应是用来分析持续的周期载荷在结构系统中均会产生持续的周期响应,通过谐响应的分析,可以得到引起结构疲劳破坏、共振的振动频率,从而采取措施避免破坏的发生。目前对结构、构件进行谐响应分析的多用有限元软件ANSYS进行数值计算。

  1.高温弹簧的谐响应分析
  谐响应分析计算稳态受迫振动,通用运动方程为:Mu+Cu+Ku=F(t)
  其中,M为结构的质量矩阵,C为结构的阻尼矩阵,K为结构的刚度矩阵,u,u,u分别为加速度向量,速度向量,位移向量,F(t)为激振力向量。
      2.建立有限元模型
       选取国标GB/T1972-2005中A系列高温弹簧,尺寸为D=40mm,d=20.4mm,h=0.9mm,H=3.15mm,t=2.25mm,模型的有限单元类型使用三维实体单元,其中单片高温弹簧有4324个节点,2610个单元,两片叠合的组合高温弹簧有8648个节点,7780个单元,高温弹簧之间的接触方式采用面面接触,摩擦系数取0.02。



关键词:高温弹簧
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