钢板弹簧是汽车上承受高负荷的弹性元件，兼有导向的作用，具有结构简单，价格低廉，工作可靠，承载力强等优点，被广泛地使用在商用车和货车上面。其结构的好坏直接对汽车行驶的安全性有重要影响，因此，在设计过程中对板簧进行精确的计算具有重要意义。本文利用有限元分析软件abaqus对某公司的渐变刚度钢板弹簧进行刚度和应力分析，并通过理论计算、刚度试验验证其刚度，同时用试验验证有限元模型的正确性。
      利用三维软件创建板簧总成模型，为了简化计算得模型，建模过程中忽略了中心孔，U型夹箍，夹箍，几何模型尺寸如表1所示。板簧采用的材料为60Si2MnA，弹性模量为2.06E5MPa，泊松比μ=0.3，屈服强度950Mpa。
      考虑到板簧计算的精度，单元的大小取板簧厚度尺寸的1/2-1/3，考虑集中载荷的作用，在卷耳处网格进行细化，单元类型采用减缩积分单元C3D8R，采用映射体网格的方式对板簧和上下夹板划分网格。
      将各片簧与夹板的位置调整好，在相邻两簧片以及簧片与夹板之间建接触对，设置相应的接触属性，在切向方向是滑动的，设置摩擦系数，摩擦系数取的数值不要太大，太大会造成收敛问题，本文取0.15。
      对于钢板弹簧，中心螺栓和U型螺栓的模拟是板簧有限元分析的难点，在板簧相应位置建立耦合点A、B、C、D，A为全卷耳点，B为后卷耳点，H、I分别为上下夹板中心点，将前后卷耳的内表面分别耦合到外部点A、B，将上下夹板的面分别耦合到外部点C、D，在C、D两点之间建立连接单元，并附上移动属性，以实现中心螺栓的装配和U螺栓的夹紧，板簧的有限元模型如图1所示。
      本文分三步模拟板簧从自由状态到中心螺栓夹紧U型螺栓夹紧，和加紧后受到工作载荷的过程，将分析步设置成3步。第一步是实现板簧的装配过程，消除自由状态各簧片之间的间隙；第二步是模拟U型螺栓夹紧夹紧过程，消除总成的间隙；第三步是对钢板弹簧总成进行加载，在板簧两卷耳处施加载荷，考虑到板簧是几何非线性，将各步几何非线性都打开。本文加载的是上极限的极限载荷。
      根据板簧实际工作模拟，得到上极限工况下应力最大出现在第三片，图2是第三片应力云图分布情况。从图2可见，上极限最大应力分布在第二簧片夹紧区域两边，最大等应力894Mpa。板簧材料的最大许用应力950MPa，远小于板簧的许允应力，因此在上极限工况下钢板弹簧的强度是满足汽车工作要求的。
      渐变钢板弹簧是一种非线性弹簧，由主簧和副簧组成，当载荷较小时仅有主簧工作，只有载荷达到一定程度后，副簧才开始参加工作，此时刚度逐渐变大，载荷继续增加，主簧与副簧完全接触成为一体，刚度达到最大，又呈线性，整个板簧的刚度特性成非线性，这样有利于提供车辆行驶的舒适性。
      共曲率法是目前计算板簧刚度的通用方法，假设钢板弹簧在任何载荷下，各片簧都是无缝隙接触，同一截面上各片簧具有共同的曲率，如果将各片展开，变成新的一片簧，用计算一片簧的刚度等效多片簧的刚度。

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