solidworkssimulation弹簧疲劳分析docx.docx

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solidworkssimulation弹簧疲劳分析docx

Simulation优化设计挑战

设计目的：

采用SolidworksSimulation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SolidWorksSimulation的选项

设定【单位系统】未【公制（Ⅰ）（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（AlloySteel）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。

2

1

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“springcopy”，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2-5S-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”，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（vonMises）”。

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