目前,廣泛應(yīng)用的彈簧應(yīng)力和變形的計(jì)算公式是根據(jù)材料力學(xué)推導(dǎo)出來的,若無(wú)一定的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),很難設(shè)計(jì)和制造出高精度的彈簧.隨著設(shè)計(jì)應(yīng)力的提高,以往的很多經(jīng)驗(yàn)不再適用.為此,必須采用精密的解析技術(shù),當(dāng)前應(yīng)用較廣的方法是有限元法(FEM).
車輛懸架彈簧的特征是除足夠的疲勞壽命外,抗松弛性能要在規(guī)定的范圍內(nèi),否則將發(fā)生車身重心偏移.同時(shí),要考慮環(huán)境腐蝕對(duì)其疲勞壽命的影響.隨著車輛保養(yǎng)期的增大,對(duì)永久變形和疲勞壽命都提出了更嚴(yán)格的要求,為此必須采用高精度的設(shè)計(jì)方法.有限元法可以詳細(xì)預(yù)測(cè)彈簧應(yīng)力對(duì)疲勞壽命和永久變形的影響,能準(zhǔn)確反映材料對(duì)彈簧疲勞壽命和永久變形的關(guān)系.
近年來,彈簧的有限元法設(shè)計(jì)方法進(jìn)入實(shí)用化階段,出現(xiàn)了不少有實(shí)用價(jià)值的報(bào)告,如:螺旋角對(duì)彈簧應(yīng)力的影響;用有限元法計(jì)算的應(yīng)力和疲勞壽命的關(guān)系等.
另外,在彈簧的設(shè)計(jì)過程中還引進(jìn)了優(yōu)化設(shè)計(jì).彈簧的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,功能單純,影響結(jié)構(gòu)和性能的參變量省,所以設(shè)計(jì)者很早就運(yùn)用解析法、圖解法或圖解分析法尋求最優(yōu)設(shè)計(jì)方案,取得了一定的成效.隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計(jì),取得了成效.