[发明专利]一种板簧设计优化方法

权利要求书

1.一种板簧设计优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1.确定弧长上极限和下极限：根据载荷条件及约束条件，试算满足所有条件的上弧线极限及下弧线极限；

步骤S2.形状优化：在确定的弧长上下限范围内，进行形状优化；设计变量为平直段厚度设计及优化弧线曲率，目标体积最小化；

步骤S3.迭代：对仍未达到理想状态的设计尺寸进行手工修正迭代厚度及弧形；

步骤S4.正向验算：通过几何非线性大变形、更精细化的高阶单元校核是否满足设计要求；若是，则继续下一步骤；若否，则跳转至步骤S2；

步骤S5.三维模型：根据精细化仿真输出的模型设计出三维几何模型；

步骤S1中，上极限曲线造型需要满足根据载荷条件加载力F后，上翼面平直段距离约束支点的垂向高度大于要求值l₁，板簧支点之间的跨度间距小于要求值l₂，板簧在载荷下的变形计算得到的夹紧刚度大于要求值K₁，而下极限曲线造型则与上限相反；数学模型可表示为如下公式：

式中，L_height表示上翼面平直段距离约束支点的垂向高度，L_width表示板簧约束支点之间的间距，K_clamp表示夹紧刚度，F表示外载荷，d表示板簧在载荷下垂直方向的最大变形；

根据边界条件和上述公式结合曲线类型和有限元的位移分析方法，经过有限次数的尝试即可确定上下极限曲线造型；

步骤S2中，采用形状优化的方法通过控制节点的扰动来优化得到满足条件的最有解，优化的数学模型可表达为：

Minmize:V＝V(x₁,x₂,…,x_n)

subject to:g_downg(x₁,x₂,…,x_n)g_up

w_downw(x₁,x₂,…,x_n)w_up

design:x₁,x₂,…,x_n

式中，x₁,x₂,…,x_n代表形状优化的设计变量，即为每一个节点的扰动向量值；g(x₁,x₂,…,x_n)代表压平后的垂向位移，g_down、g_up分别代表允许位移的上限界限；w(x₁,x₂,…,x_n)代表支点之间的间距，w_down、w_up分别代表允许间距的上限界限。