solidworkssimulation弹簧疲劳分析docx.docx

1、solidworkssimulation弹簧疲劳分析docxSimulation 优化设计挑战设计目的：采用 Solidworks Simulation 分析得出螺旋弹簧的压缩刚度，并对弹簧零件进行疲劳分析。1.打开名为“弹簧疲劳分析”的 solidWorks 零件提示：为方便起见，夹具和外部载荷已经事先添加到弹簧两端的圆盘。圆盘之间的距离对应于未压缩弹簧的当前长度。2.设定 SolidWorks Simulation的选项设定【单位系统】未【公制（ ）（MKS）】 ,【长度】单位为毫米，【应力】单位为 N/ （Pa）。3.创建一个名为“研究 1”的【静态】算例。4.查看材料属性材料属性（ A

2、lloy Steel）将直接从 SolidWorks转移过来。5.应用固定约束在图 1 所示的 1 号圆盘端面应用【固定几何体】的夹具。21图 添加约束和载荷6.应用径向约束在 2 号圆盘的圆柱面上添加一个高级夹具，约束圆盘的径向位移。该约束只允许弹簧沿轴向压缩或伸长，且只能绕纵向轴转动，如图所示。7.施加压力对采用径向约束的圆盘端面添加的压力。8.划分网格并运行分析使用【高】品质单元划分网格。保持默认的【单元大小】为， 【公差】为。显示 x 方向的位移。9.如图 2 所 示， 图解 显 示 轴 向 位移 结 果为 。 轴 线方 向 为 x 方 向 。图 添加夹具图解图 位移图解计算得到的弹簧

3、的轴向刚度为 m（k=f/x）以下为对该弹簧零件的疲劳分析首先生成一个新的疲劳算例，命名为“疲劳分析” 。1.定义 S-N曲线(1) 在 Simulation 管理器中右键单击 ，在弹出的菜单中选择“添加事件”，如图所示。图 选择“添加事件”(2)单击“添加事件”后，在弹出的管理器里根据图添加事件。使所加载的力值为，单击“确定”图标完成事件属性的设置。图 2-2 新添事件属性(3)定义 S-N曲线1)在 Simulation 管理器中右键单击 “spring copy”，在弹出的菜单中选择 “应用/ 编辑疲劳数据”，如图所示。图 选择“应用 / 编辑疲劳数据”2)右键单击 “应用 / 编辑疲劳

4、数据” 后弹出 “材料” 属性管理器。 在“材料”管理器中的“疲劳 SN 曲线”栏中按图 2-4 所示设置。图2-4 定义疲劳 S-N曲线3) 单击图 2-4 中的“视图”按钮，系统显示出 S-N曲线，图 2-5 所示。如图 2-5 S-N曲线2.划分网格(1)改变参数后需要重新生成网格。在 Simulation 管理器中选择“弹簧疲劳分析”算例，右键单击“网格”文件，在弹出的菜单中选择 “生成网格”，如图 2-5 所示。这时系统会弹出一个警告信息：“重新网格化将删除算例的结果：研究 1”，如图 2-6 所示。单击“确定”按钮关闭信息窗。图 选择“生成”图 警告信息窗(2)单击“确定”按钮后弹

5、出“网格”属性管理器，在“高级”选项里设定“雅可比点”为“ 4 点”，其他采用默认设置，再单击“确定” 图标按钮完成网格参数设定。系统进行网格化并显示网格化进展窗口。3.运行分析(1)重新网格化后需要重新运行分析。 单击 Simulation 工具栏上的 “运行” 图标，(2)单击“运行”图标后系统开始运行分析计算并弹出运行进度窗口。在成功的运行静态分析之后， Simulation 将在管理器中生成 “应力”、“位移”、“应变”、“变形”和“设计检查”五个文件夹4.进行疲劳分析(1) 定义“研究 2”项目属性在 Simulation 管理器中右键单击 “研究 2”，在弹出的菜单中选择 “属性”

6、，如图所示。选择“属性”后系统弹出“疲劳”属性管理器，在“选项”标签中选择“恒定振幅事件交互作用”为“随意交互作用” ，选择“计算交替应力的手段”为“对等应力（ von Mises）”。其他采用默认设置，如图所示。单击“确定”按钮完成属性定义。图 选择“属性”图 定义“疲劳”属性(2)定义结果选项1) 在 Simulation 管理器中右键单击 ，在弹出的菜单中选择 “定义编辑”，如图所示。2)选择“定义编辑”后系统弹出“结果选项”属性管理器，选择“疲劳计算”为“整个模型”，如图所示。单击“确定” 图标按钮完成结果选项定。图 选择“定义 / 编辑” 图 “结果选项”属性管理器(3)运行疲劳研究

7、分析1)在 Simulation 管理器中右键单击 “研究 2”，在弹出的菜单中选择 “运行”。2)单击“运行”图标有系统开始运行分析计算并弹出运行进度窗口。在系统成功的运行疲劳分析之后， Simulation 将在管理器中生成结果图解，如图所示。图生成结果图解5.生命图解和损坏图解(1)定义生命结果图解1) 在 Simulation 管理器中右键单击 图标，在弹出的菜单中选择“定义疲劳图解” 。2)单击“定义疲劳图解”后系统弹出“疲劳图解”属性管理器，在“显示”栏中选择“生命”，如图所示。其他采用默认设置，单击“确定”按钮完成生命图解定义。图 “疲劳图解”属性管理器(2)显示生命图解单击“确

8、定”图标按钮后系统显示出生命图解，如图所示。从图解中可以看出，弹簧经过 201310 次拉伸后将出现疲劳。图 生命图解(3)显示损坏图解1) 在 Simulation 管理器中右键单击“结果”文件夹内的“图解 1”，在弹出的菜单中选择“显示” ，如图所示。、图 选择“显示”2)选择“显示”后系统显示出损坏图解，如图所示。从图解中可以看出，经过事件后图中箭头所指的位置将会产生 %的损坏。图 损坏图解(4)定义安全系数结果图解1)在 Simulation 管理器中右键单击 “结果” 图标，在弹出的菜单中选择“定义疲劳图解”。2)单击“定义疲劳图解”图标后系统弹出“疲劳图解”属性管理器，在“显示”栏中选择“载荷因子” ，如图所示。其他采用默认设置，单击“确定”图标按钮完成安全系数图解定义。图 “疲劳图解”属性管理器(5)显示安全系数图解单击“确定”图标按钮后系统显示出安全系数图解，如图所示。从图解中可以看出，经过事件后的最小安全系数为 2图 载荷因子图解