空气弹簧悬架具有质量轻、刚度可变、车身高度便于调节和缓冲性能好等优点，已经广泛运用于对乘坐舒适性要求较高的客车、轨道车辆和部分高级轿车上，也有少数重型卡车和特种车辆为了保持良好的行驶平顺性能和道路友好性能而采用空气弹簧悬挂。
      但是空气弹簧自身的刚度特性却很难精确计算，这给悬架系统的设计带来了很大困难，主要是因为空气弹簧工作时涉及到气体压缩、橡胶气囊变形和接触等诸多非线性环节。近年来的研究表明，有限元分析是获得空气弹簧弹性特性的重要方法之一。因此以某款车用膜式空气弹簧为研究对象，通过有限元的方法分析其弹性特性。
      膜式空气弹簧主要由盖板、活塞、橡胶膜及密封空气组成。当空气弹簧承受垂向载荷时，密封的气体压力增加，橡胶膜发生变形，从而起到缓冲振动的作用。因此弹性特性是空气弹簧的最重要参数之一，直接影响其缓冲性能。空气弹簧的弹性特性可以从气体状态方程推导计算。
      空气弹簧有限元模型是一个多场耦合的复杂模型，需要对具有超弹性且内含帘布层的橡胶膜、橡胶膜与上盖板及活塞的相互接触、气囊中密封的气体进行模拟，而且由于膜式空气弹簧的大行程，要求模型发生大变形时仍具有良好的稳定性。
      橡胶类材料的特点是可以发生很大变形而不会损坏，且在变形时材料体积几乎不变，一般采用超弹性单元来模拟。橡胶的本构关系是非线性的，因此其力学性能用弹性势能函数来描述更为方便。橡胶的弹性势能函数有多种表达式，有限元分析时常采用二参数的Mooney-Rivlin模型描述材料的应变势能。
      在ABAQUS中可以通过流体腔来模拟空气弹簧中封闭的气体。流体腔是一个密闭的空腔，其外表面与边界上的单元共用节点。还需要为流体腔定义一个参考节点，用以设定流体腔内流体的参数，同时该参考节点还与边界上的面单元组成体单元，用以计算流体的体积。在外力作用下空气弹簧发生垂向变形，流体腔内的气体因受压而能量增加。外力在垂向位移上所做的外虚功应等于空气弹簧总成的虚功增量，包括气囊本体的虚功增量和气体的虚功增量。
      高强度帘线承受橡胶膜变形时的绝大部分载荷，因此帘布层的几何参数直接决定着空气弹簧的变形量和承载能力，在ABAQUS中常常采用Rebar单元来模拟在橡胶膜中的帘布层。在定义橡胶膜超弹性单元属性时，可嵌入Rebar层形成复合材料，当橡胶膜受载变形时，Rebar单元被拉伸而产生应力，阻止橡胶膜变形以起到增强橡胶膜的作用。
      空气弹簧的结构特征比较简单, 可用AutoCAD分别绘制上盖板、气囊和活塞的截面母线，导入ABAQUS中通过回转的方法建立三维模型。
      橡胶气囊为薄壁件，因此用四节点壳单元（S4R）模拟。将气囊分成三部分，（即上子口与上盖板密封处）、气囊本体和下子口（与下部活塞密封处），气囊本体可用回转的方式划分网格，而上下子口则采用自由方式划分。上盖板和活塞与气囊相比硬很多，因此选用解析刚体模拟，故无需划分网格。
      真实的气囊的上下子口处都是开放的，与上盖板、活塞配合后封闭气体。但在有限元模型中，为了能够采用流体腔模拟密封的气体而将其封闭，所以这两部分材料是不应该发生变形的，因此采用tie方式将其分别与上盖板、活塞接触粘结。同时定义气囊的外表面与活塞外表面接触，以保证在气囊变形过程中始终与活塞贴合。

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