钢板弹簧是车辆设计中常用的弹性元件之一。其结构复杂，涉及多层钢板接触叠加，因此难以准确把握其结构力学特性。本文介绍应用 Abaqus/Explicit 进行钢板弹簧的显式动力学分析，通过 CAE 分析，我们获取了板簧中考查点的位移特性以及应力特性。
CAE 分析
板簧结构几何模型
如图 1 所示，该板簧结构由 5 层钢板叠加组成。
图 1 板簧几何模型
材料信息
计算中所使用的材料参数如下：
弹簧刚的材料参数：
弹性模量：2 0 8 G P a
材料密度：7.8 e -9ton/mm3
泊松比： 0.3
长度单位为：m m
有限元模型
本次分析应用 Abaqus/Explicit 求解计算。采用六面体单元 C3D8R 建模，其有限元模型如图 2 所示。通过创建接触对建立各层钢板间的连接关系。
图 2 板簧有限元模型
其中分析模型规模信息列表如下
表 1 钢板弹簧模型信息表
CAE 分析边界条件
如图 3 所示,板簧结构 CAE 分析中约束一端 123 自由度，约束另一端 13 自由度。在最下层钢板上施加 Z 向 20000N载荷，其中，显示动力学分析中载荷作用时间为 2s。
图 3 板簧 CAE 分析边界条件
分析结果
利用 CAE 分析获取钢板弹簧最大应力分布如图 4 所示。为获取各层钢板位移特性以及应力特性，我们提取各层钢板中间位置节点号分别为：190026，169679，151920，139639 节点的位移、应力与加载时间关系。
图 4 钢板弹簧应力分布
其中，各节点应力、位移与载荷作用时间关系如下：
图 5 节点 190026 位移应力曲线
图 6 节点 169679 位移应力曲线
图 7 节点 151920 位移应力曲线
图 8 节点 139639 位移应力曲线
利用 Abaqus/Explicit 对钢板弹簧进行显示动力学分析，模拟了钢板弹簧的接触关系，获取了各考查点的应力和位移与载荷作用时间的特性曲线。通过 CAE 分析，清晰直观地模拟了复杂接触问题。
资料来源：达索官方
