solidworkssimulation弹簧疲劳分析

1、Simulation 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（ Alloy Steel）将直接从 Solid

2、Works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】的夹具图 1.1 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 1.1 所示。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

3、 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(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 2.1 所示。图 2.1 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 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 “spring co

4、py”，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 2-5 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：

5、“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 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

6、”、 “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( von Mises)”。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。图 2.8 选择“属性”图 2.9 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

7、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” 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。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

8、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 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 中可以看出，弹簧经过 201310 次拉伸后将出现疲劳。图 2.14 生命图解(3) 显示损坏图解1) 在 Simulation 管理器中右键单击“结果”文件夹的“图解 出的菜单中选择“显示” ，如图 2.15所示。、1”，在弹图 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 2.1