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金属弹簧刚度频变分析及等效算法

刘丽 张卫华

刘丽, 张卫华. 金属弹簧刚度频变分析及等效算法[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(5): 24-27.
引用本文: 刘丽, 张卫华. 金属弹簧刚度频变分析及等效算法[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(5): 24-27.
LIU Li, ZHANG Wei-hua. Frequency variety analysis and equivalent algorithm of metal spring stiffness[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(5): 24-27.
Citation: LIU Li, ZHANG Wei-hua. Frequency variety analysis and equivalent algorithm of metal spring stiffness[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(5): 24-27.

金属弹簧刚度频变分析及等效算法

基金项目: 

国家自然科学杰出青年基金项目 50525518

国家973计划嘎目 2007CB14701

高等学校博士学辩点专项科研基金项目 20040613006

详细信息
    作者简介:

    刘丽(1979-), 女, 四川资中人, 西南交通大学工学博士研究生, 从事机车车辆动力学研究

    张卫华(1961-), 男, 江苏宜兴人, 西南交通大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U270

Frequency variety analysis and equivalent algorithm of metal spring stiffness

More Information
  • 摘要: 为研究金属螺旋弹簧的动态特性及动刚度对频率的响应, 利用有限元方法, 建立了弹簧有限元模型, 计算了弹簧的稳态响应, 分析了其幅频特性曲线, 并提出弹簧刚度的等效算法。计算结果表明: 弹簧的动刚度随着激振频率的增大总体趋势是增大的, 但是在共振频率处, 动刚度极小, 低于静刚度, 而在反共振频率处, 动刚度极大, 远高于静刚度; 两种算法的刚度-频率曲线几乎重合, 因此, 金属弹簧确实存在显著的动态特性, 采用多自由度系统等效弹簧系统是可行的。

     

  • 图  1  有限元模型

    Figure  1.  Finite element model

    图  2  B-f曲线

    Figure  2.  B-f curve

    图  3  Kd-f曲线

    Figure  3.  Kd-f curve

    图  4 

    Figure  4.  Forces

    图  5  共振振型

    Figure  5.  Resonant vibration mode

    图  6  反共振振型

    Figure  6.  Anti-resonant vibration mode

    图  7  等效模型

    Figure  7.  Equivalent model

    图  8  等效弹簧的Kd-f曲线Fig.8 Kd-f curve of equivalent spring

    图  9  Kd-f曲线比较

    Figure  9.  Comparison of Kd-f curves

    表  1  弹簧参数

    Table  1.   Parameters of spring

    参数 数值 参数 数值
    簧丝直径d/mm 50 支承圈nZ 1.5
    外径D2/mm 300 总圈数N0 6.5
    内径D1/mm 200 自由高度H0/mm 540
    中径D/mm 250 节距t/mm 102
    有效圈数n 5 静刚度Ks/(N·m-1) 8.07×105
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    表  2  纵向固有模态

    Table  2.   Longitudinal natural modes

    模态阶数 频率/Hz 振型描述
    1 25.848 一阶纵向固有频率
    2 75.860 二阶纵向固有频率
    3 120.780 三阶纵向固有频率
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出版历程
  • 收稿日期:  2007-08-20
  • 刊出日期:  2007-10-25

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