彈簧有限元分析方法，在彈簧技術(shù)水平較高的國(guó)家雖已進(jìn)入實(shí)用化，我國(guó)雖有這方面的技術(shù)開發(fā)，但尚未形成實(shí)用模型。另外，在彈簧的設(shè)計(jì)進(jìn)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)和性能的參變量少，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設(shè)計(jì)方案，并取得了一定成效。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)取得了成效可靠性設(shè)計(jì)是為了保證所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的可靠性而采用的一系列分析與設(shè)計(jì)技術(shù)，它的功能是在預(yù)測(cè)和預(yù)防產(chǎn)品可能發(fā)生故障的基礎(chǔ)上，使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的可靠性目標(biāo)值，是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的一種補(bǔ)充和完善。彈簧設(shè)計(jì)在利用可靠性技術(shù)方面取得了一定的進(jìn)展，但要進(jìn)一步完善，需要數(shù)據(jù)的開發(fā)和積累。

彈簧是工業(yè)生產(chǎn)中有重大需求的彈性零件，彈簧在運(yùn)行過(guò)程中主要的作用是減震、復(fù)位及傳遞力和力矩。由于彈簧用途廣泛，它的蹤跡遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，滲入到人們的日常生活。但在各使用領(lǐng)域中汽車業(yè)(包括發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)與摩托車制造業(yè))是彈簧最重要的顧客，目前國(guó)內(nèi)彈簧制造企業(yè)銷售收入40%以上來(lái)自汽車相關(guān)產(chǎn)業(yè)。并且由于汽車產(chǎn)品涉及到人身安全、環(huán)境保護(hù)和能源消耗，上世紀(jì)80年代以后各國(guó)政府紛紛通過(guò)立法的方式對(duì)汽車的安全、排放、節(jié)能指標(biāo)提出種種要求，這些要求主機(jī)廠必然分解落實(shí)到各種配套產(chǎn)品。以懸架彈簧為例，80年代至今彈簧使用應(yīng)力提高近20%，重量相應(yīng)減少。氣門彈簧普遍地從原來(lái)內(nèi)外彈簧組成的雙彈簧結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閱螐椈山Y(jié)構(gòu)，材料節(jié)省30%以上。

近年來(lái)，彈簧的有限元設(shè)計(jì)方法已進(jìn)入了實(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。圖1-8所示為用現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法計(jì)算和有限元法解析應(yīng)力的比較。對(duì)相同結(jié)構(gòu)的彈簧，在相同載荷作用下，從圖中可以看出，有效圈少的或螺旋角大的高應(yīng)力彈簧的應(yīng)力，兩種方法得出的結(jié)果差別比較大。這是因?yàn)殡S著螺旋角的大，加大載荷偏心，使彈簧外徑或橫向變形較大，因而應(yīng)力比較大。用現(xiàn)行的設(shè)計(jì)計(jì)算方法不能確切地反映，而有限元法則能較為確

切地反應(yīng)出來(lái)。