虽然实际刚度可以通过实验测量获得,但测试过程需要样品,测试过程参数难以调整,给空气弹簧的设计带来了更大的困难。空气弹簧由帘线和橡胶硫化而成,充满气体。其应力和变形必须遵循基本的力学规律,因此其刚度分析可以通过有限元方法分析空气弹簧的刚度,不仅考虑了墙体材料对刚度的影响,而且可以很好地计算出形状复杂的空气弹簧刚度。当然,用有限元法分析空气弹簧的刚度有气压负荷问题、几何非线性问题等问题。目前,国内外很少有人进行这方面的研究。
采用有限元方法研究空气弹簧。有限元分析用有限元法分析空气弹簧时,空气弹簧可以看作是这样一个系统:以壁为力体,内的气体作用在壁上压力负荷形式;在动作过程中,气压载荷随变形而变化。空气弹簧的可以看作是一个薄壳,因此所选择的有限元单元必须符合薄壳的力学特性。空气弹簧的变形是几何非线性问题,其结构刚性随变形过程而变化。因此,不能按几何线性问题求解,而应按几何非线性问题求解。
几何非线性通常采用增量分析法一般空气弹簧刚度范围是多少,基本上采用两种不同的表达方式:全格式,所有静力学和运动学变量总是参考初始配置;更新格式,所有静力学和运动学变量参考每次加载开始时的配置或时间同步长度。