solidworkssimulation弹簧疲劳分析.docx
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solidworkssimulation弹簧疲劳分析
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
(1)(MKS)1,【长度】单位为毫米,【应力】单位为N/m2(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
7.施加压力
对采用径向约束的圆盘端面添加98.066N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2.8826365mm
【公差】为0.14413183mm。
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0.004mm。
轴线方向为x方向
图1.2添加夹具图解
图1.3位移图解
计算得到的弹簧的轴向刚度为22.41N/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
⑴在Simulation管理器中右键单击—仁二'上,在弹出的菜单中选择
“添加事件”,如图2.1所示。
半研究2(-Default-)I
[□弹簧底劳分折
⑵单击“添加事件”后,在弹出的管理器里根据图2.2添加事件。
使所加载的
力值为98.066N,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2.3所示
图2.3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
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。
聒[rr.匚L-J
幽A.
为网榕化简化桓型
生咸网格⑥…
加阿格并运行®
图2.6选择“生成”
图2.7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2.8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2.9所示。
单击“确定”按钮完成属性定义。
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运行⑧I
更硒所育零制件01)
删除Q)
跖节⑴…
馬性刨…
右律童疲劳分;+釦负羲(-恒更匕结果选项
图2.8选择“属性”
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计豐爰皆应力羽手段
O应力径度疔1-筋〕
烷■对弄吨对:
VD*门坊栅驸干要F"
平均血士斜止
图2.9定义“疲劳”属性
(2)定义结果选项
在弹出的菜单中选择
1)在Simulation管理器中右键单击EE'混颊暫」
“定义编辑”,如图2.10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2.11所示。
单击“确定”曰图标按钮完成结果选项定。
图2.10选择“定义/编辑”图2.11“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2.12所示。
宓图解1卜损坏巧
图2.12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-丨图标,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2.13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2.13“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2.14所示。
从图解
(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2.15所示
1〔-损
屈图解2L出命-
图2.15选择“显示”
2)选择“显示”后系统显示出损坏图解,如图2.16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2.04%的损坏。
图2.16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2.17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
厝瘦劳圈解
□包括际题丈字
□将團解与命名视團方呵相并联
图2.17“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2.18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2.18载荷因子图解
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