针对实心结构形式的碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧进行了建模分析,明确了相关的设计参数,提出了一种碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧的静刚度预测理论,进行了算例分析,并将理论预测结果与仿真结果进行了比较。结果表明,理论预测值与仿真值相比误差较小,该预测理论可用于碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧的静刚度设计。 微元计算能量密度的方法。为此，结合碳纤维复合材料结构和性质的特殊性，采用分层的思路进行研究。针对弹簧模型提出以下假设：簧丝变形都是小变形，且均属于线弹性；簧丝相当于内径无限小的厚壁圆筒，其截面形状在面内保持不变。在簧丝截面建立笛卡尔坐标系，如图2所示。取弹簧纵截面进行受力分析，弹簧簧丝截面上将受到4个外力作用，分别为纵向剪切力Vz，沿簧丝轴向的拉力F和扭矩T，沿z轴的弯矩Mz；坐标原点对应的刚体位移为u、v、w。图2弹簧截面笛卡尔坐标系示意为分析方便，在截面上另建立s-n曲线坐标系，如图3所示。簧丝半径为R本文由公司网站大棚折弯机网站 转摘采集转载中国知网整理!    http://www.dapengzhewanji.com/，圆柱螺旋弹簧静刚度-电动数控滚圆机滚弧机张家港钢管折弯机液压滚弧机取簧丝截面上半径为R/2处圆周建立曲线坐标系。环向坐标轴s指向圆周切向方向，逆时针方向为正，坐标轴n指向法线方向。图3簧丝截面曲线坐标系示意由文献[10]可得簧丝截面位移函数为：界条件设置。对于簧丝核心部分的Peek材料，使用soild185单元，外部的碳纤维复合材料使用solid46单元，上、下支座均采用solid45单元来模拟，如图5示。再将下支座自由度全部约束，将上支座除垂直方向外的所有自由度约束，并在弹簧与支座间设置接触。为求解的更精确，加载时将载荷均布在上支座的所有节点上，如图6所示。全部设置完毕后，导入ansys软件中进行求解。图5有限元模型图6边界条件设置经过仿真运算，得到弹簧在不同载荷作用下的位移数据，如图7所示。利用仿真得到的载荷及对应的位移数据得到位移载荷曲线，如图8所示，螺旋弹簧静刚度约为9143N/m。图7弹簧压缩变形示意图8弹簧位移载荷曲线将理论值与仿真值对照可知，弹簧刚度的理论计算结果与仿真计算结果误差约为5.1%，满足工程实际要求。5结束语a.对碳纤维复合材料圆柱螺旋弹簧进行了建模，并结合碳纤维复合材料结构和性质的特殊性，采用分层的思路进行研究，得到了静刚度理论计算公式，为碳纤维复合材料螺旋弹簧的后续研究提供了一定的参考。b.对具体弹簧算例进行了理论分析和仿真计算，理论结果与仿真结果接近，说明所提出的静刚度计算理论比较准确合理。参考文献1彭亚，碳纤维复合材料结构构件的抗弯性能研究圆柱螺旋弹簧静刚度-电动数控滚圆机滚弧机张家港钢管折弯机液压滚弧机本文由公司网站大棚折弯机网站 转摘采集转载中国知网整理!    http://www.dapengzhewanji.com/