solidworkssimulation弹簧疲劳分析.docx
Solidworks抗疲劳设计
白皮书抗疲劳设计什么是疲劳？设计人员通常认为最重要的安全因素是零部件、装配体或产品的总体强度。
为使设计达到总体强度，工程师需要使设计能够承载可能出现的极限载荷，并在此基础上再加上一个安全系数，以确保安全。
但是，在运行过程中，设计几乎不可能只承载静态载荷。
在绝大多数的情况下，设计所承载的载荷呈周期性变化，反复作用，随着时间的推移，设计就会出现疲劳。
实际上，疲劳的定义为：“由单次作用不足以导致失效的载荷的循环或变化所引起的失效”。
疲劳的征兆是局部区域的塑性变形所导致的裂纹。
此类变形通常发生在零部件表面的应力集中部位，或者表面上或表面下业已存在但难以被检测到的缺陷部位。
尽管我们很难甚至不可能在 FEA 中对此类缺陷进行建模，但材料中的变化永远都存在，很可能会有一些小缺陷。
FEA 可以预测应力集中区域，并可以帮助设计工程师预测他们的设计在疲劳开始之前能持续工作多长时间。
实际上，疲劳的定义为：“由单次作用不足以导致失效的载荷的循环或变化所引起的失效”。
自此以后，人们发现疲劳是许多机械零部件（例如在高强度周期性循环载荷下运行的涡轮机和其他旋转设备）失效的罪魁祸首。
事实证明，有限元分析 (FEA) 是用于了解、预测和避免疲劳的首要工具。
疲劳的机制可以分成三个相互关联的过程：1. 裂纹产生2. 裂纹延伸3. 断裂FEA 应力分析可以预测裂纹的产生。
许多其他技术，包括动态非线性有限元分析可以研究与裂纹的延伸相关的应变问题。
由于设计工程师最希望从一开始就防止疲劳裂纹的出现，本白皮书主要从该角度对疲劳进行阐述。
关于疲劳裂纹增长的讨论，请参阅附录 A 。
确定材料的疲劳强度裂纹开始出现的时间以及裂纹增长到足以导致零部件失效的时间由下面两个主要因素决定：零部件的材料和应力场。
材料疲劳测试方法可以追溯到 19 世纪，由 August Wöhler 第一次系统地提出并进行了疲劳研究。
标准实验室测试采用周期性载荷，例如旋转弯曲、悬臂弯曲、轴向推拉以及扭转循环。
基于Solidworks Simulation的圆柱螺旋弹簧应力分析
ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｈｅｌｉｃａｌ ｓｐｒｉｎｇ，ｖｅｒｉｆｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄ ｔｈｅｓｅ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ｄｅ－
基 于 Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ的 圆柱 螺旋 弹簧应 力分析
程 鹏 ， 阮军 元 ．邵 晨 曦
（１．机械科学研究总 院 中机生产力促 进中心，北京 １０００４４；２．北 京科 技 大学，北 京 １０００８３）
摘 要 ：弹簧 的有 限元分析 是 弹簧应 力分析 及其 设计 制造 过程 中必不 可 少的过 程 ，ＡＮＳＹＳ作 为 常 用的有 限元 分析 软件 ，分析 结果的 可靠性毋庸 置疑 ，但其 三 维建模 的复杂 性往往 给使 用者 带来很 大 的障碍 ，而通 过 其 他 三 维 建 模 软 件 导 入 ＡＮＳＹＳ再 分 析 往 往 也 存 在 模 型 细 节 处 的 失 真 等 问题 。 论 文 使 用 Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ 三维软 件 中的 Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ工具 ，对其 所建模 型 直接 进行 有 限元分析 ，并 与 实际 圆柱 螺旋 弹簧 试验 进行 对 比，验证 其 分析结 果的可靠性 ，并 对弹簧 应力进行 近一步 分析 ，为后续 弹簧 的设 计提供依 据 。
在 交 通 运 输 业 日益 发 达 的 今 天 。 交 通 工 具 的 大 承 载 、高 可靠 、低 故 障成 为很 多 交通 行业 及 相关 产 业 的研 究 重 点 ，而 弹 簧 作 为 一 种 减 震 部 件 ， 为 了 能 够 长 期 承 受
了设 计 成 本 【１１。本 文 就 通 过 验 证 Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ分 析 软 件 的可靠 性 ，再 进行 弹 簧 的疲 劳分 析及 优 化设 计 ，达 到 期 许 的 设 计 目标 。
基于SolidWorks的断路器储能弹簧强度与疲劳分析
研 究 分 析 ・
低 压 电器 （０ １ ｏ ７ ２１Ｎ ． ）
基 于 Ｓ ｌ Ｗｏ ｋ ｏｉ ｄ ｒ ｓ的 断 路 器 储 能 弹 簧 强 度 与 疲 劳 分 析
霍 清 周云 详 易 平 邢 小锋 ， ， ， （ ．中 国电力科 学研 究 院 ， １ 北京 １ ２ ０ ２ ０； ０ ２ ．奇瑞 汽 车股份 有 限公 司， 徽 芜湖 安
中 图分 类 号 ： Ｍ ５ １ 文献 标 志 码 ： Ｔ ６ Ａ 文 章 编 号 ： ０ １５ ３ （ ０ １ ０ －０ ７ ３ １ ０ —５ １ ２ １ ） ７０ ０ － ０
硕 十 ， 要 从 事 主 断路 器 环 网 柜 等 电 力 设 备 于 发 工 ｆ ：
，
、
作
。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｓ ｒ ｎｇ ｈ ａ ｄ Ｆａ ｉ ｕｅ Ａｎ ｌ ｓｓ ｆ ｒ Ｃｉ ｃ ｉ ｅ ｋ ｒ Ｅｎ ｒ ｙ ｔ ｅ ｔ ｎ ｔｇ ａ ｙ ｉ ｏ ｒ ｕ ｔ Ｂｒ ａ ｅ ｅ ｇ Ｓｔ ｒ ｇ ｒ ｎｇ Ｂａ ｅ ｎ Ｓｏ ｉ Ｗ ｏ ｋｓ ｏ ａ ｅ Ｓｐ ｉ ｓ ｄ ｏ ｌｄ ｒ
男
应 力 应 变 分 布 情 况 。在 此 基 础 上 ， 其 进 行 疲 劳 强度 分 析 ， 出储 能 弹 簧 的 使 用 寿 命 及 对 得 安 全 系数 等 相 关 数 据 。结 果 表 明 ， 能 弹簧 符 合 设 计 要 求 ， 析 结 果 为 断 路 器 的 设 计 提 储 分 供可霏的分析数据 。 关 键 词 ：断 路 器 ； 能 弹 簧 ； 劳 分析 储 疲
２ Ｃ ｅ ｕｏ ｂｌ Ｃ ． Ｌｄ ， ｈ ４ ０ ６， ｈｎ ） ． ｈｒ Ａ ｔ ｙ ｍｏ ｉ ｏ ， ｔ． Ｗｕ ｕ２ １０ Ｃ ｉａ ｅ
基于Solidworks Simulation的汽车悬架弹簧有限元优化的研究
图 ３ ＰＬＣ 程 序 流 程 图
验方 式 、 标定传 感器 等 ； 警 监控 系统 用 以监 控 压 力 、 报 温度 、 流量 等值 的异 常变 化 并 做 出相 应 的动作 以及 时 保护 系统 ； 数据 处理 系统 包 括 记 录试 验 曲线并 进 行 数
据归 档 、 成报 表 以及 打 印等功 能 。 生 （ ）触摸屏 程序 由 ＭＣ Ｓ工 控 组 态软 件 开 发 ， ２ Ｇ 该 程序 与上位 机监 控程序 相似 主要 为方便 操作人 员在 现 场进 行 自动控制 而设 计 ， 可单 独 控 制 系 统试 验 过 程 大 大增 强 了操作 人员 的方 便性 ， 功 能 基本 与 上 位 机监 其 控软 件相 同 ， 但数 据 处 理 功 能较 弱 。在本 系 统 中工 控
通过 不 同类型 的弹簧的有 限元分析后 ， 了验 证该 为 仿 真的准确性 ， 须通 过 实验验 证 ， 悬 架 弹簧 的仿 真 必 对
结果进 行实验数据 采集 。图 ５ 图 ６是 实 际实验 测试 平 、
台。对 于 图 ５中 ＨＤ Ｘ用 ２ Ｘ ４通 道采 集实 验数 据 ， 道 通
仿真结果 ： 根据本悬架 弹簧模型 ， 以明显 得知 ， 可 该 类型 弹簧 的最大应力带均处 于弹簧 的两 侧 ， 并且 都在上
设 计制 造过 程 中了采 用三 维 虚 拟 软件 进 行 设计 ， 大大
缩短 了试验 台 的生产周期 并且 避免 了制造 过程 中可能
产 生 的问题更 提升 了试验 台的操 作 、 维护性 能 ； 测控 在 系统方 面 ： 运用 了上 位机 、 摸屏 与人 的交互 功能 充分 触
使 自动 化程度 与数 据处理 能力 大大 提 高 ， 而儿 Ｐ Ｃ的 Ｌ 应用 使整 个 系统 更加 安全 可靠 。 目前 该试 验 台已经顺
Solidworks弹簧刚度分析
本人因为对于弹簧选型常常都很困惑，开始看不懂国标里弹簧刚度到底啥意思，为了彻底理解国标说明，根据国标的弹簧尺寸参数建立了弹簧模型，用Solidworks对弹簧刚度进行了分析计算弹簧刚度值，作为分享给对国标也存在疑惑的朋友们吧（国标的说明不够细致，啥时候可以在里面多举例子给大家参考下多好）首先建立的模型是两端并紧磨平圆柱压缩弹簧（模型容易建，分析也最方便，使用也最广泛），建立的方法采用的是可变螺距弹簧，我材料选用的是65Mn普通弹簧，选择了国标里的丝径4mm，中径40mm，有效圈数14.5mm的弹簧。
第一步：建立模型弹簧零件采用了可变螺距的方法，该方法的弹簧建立方法如下图所示。
大家别使用扫描曲面那种方法，那种方法对于显示弹簧动画效果特别有用，但是没法做可变螺距弹簧用于分析。
具体的建立操作步骤就请大家自行百度了哈。
下面是我给的参数，根据图标里写的自由高度的计算公式：H0=(n+2)d+fs可的自由高度计算值为：207.8。
根据GB/T 1358取整，最接近的应该为200mm，然后根据200mm的自由高度调整参数，使得总的圈数尽量为14.5+2=16.5，而且螺距13.5的有效圈数为14.5。
下图为装配体模式下的图，上下两端添加了压缩弹簧的受力端盖。
第二步：受力分析选了Solidworks simulation中的静态分析1、添加下端盖的底面为固定面2、添加上端该的顶面为受力面，默认受力为均匀受力，受力大小为1N，尽量不要将受力大小设置的过大，因为过大的受力弹簧的变形量太大，Solidworks会采用大位移旗标的显示方式，但是这个方式不太可靠，很容易求解器报错。
所以就设置成1N就可以了，只要能够得到刚度系数值即可。
3、确定接触类型，默认为全接触4、划分网格，按照默认方式划分网格即可第三步：计算结果1、选择运算得到结果2、应变图解属性，应变图解属性选择Y方向从计算结果来看，在负方向上最大的位移为：-3.759×10-1mm，即在1N的作用力下，弹簧的变形量为0.3759mm，所以弹簧的刚度为1/0.3759=2.66N/mm对比国标说明的刚度值：39.5/n ，即总刚度为39.5/14.5=2.724N/mm差异为：（2.724-2.66）/2.724=0.0235说明我们建立的模型与实际值的刚度值差异在2.35%，在合理范围内，说明我们模型建立的比较准确。
基于SOLIDWORKS的安全阀弹簧的应力分析
基于SOLIDWORKS的安全阀弹簧的应力分析摘要本文通过SOLIDWORKS软件，将已经断裂失效的弹簧合理建模后，对其进行有限元的应力分析，准确地得出了最大应力值及最大应力分布位置，并就弹簧断裂的原因进行了分析说明。
关键词安全阀弹簧；SOLIDWORKS；应力分析0引言安全阀是一种安全保护装置，它不借助任何外力而利用介质本身的力来排出一额定数量的流体，以防止压力超过额定的安全值。
当压力恢复正常后，阀门再行关闭并阻止介质继续流出。
安全阀属于自动阀门，主要用于锅炉、压力容器和管道上，对人身安全和设备运行起重要保护作用。
弹簧断裂图某单位将将一批安全阀送到我院校验，由于均为旧阀，使用单位要求对其进行解体清洗。
我院职工在拆卸清洗过程中，发现有一个安全阀的弹簧已经断裂，其断口方向成45?角，断面平整。
已知该安全阀型号为DA21F-16T，弹簧压力等级为0.7MPa～1.0MPa，开启高度为1.245mm，整定压力为0.80MPa，弹簧材质为55Si2Mn。
从其断口形貌特征初步判断弹簧断裂的原因是由其剪切力造成的，为了验证其判断的准确性，本文利用SOLIDWORKS SIMULATION软件对该安全阀的弹簧模型进行有限元的应力分析。
1 弹簧模型的建立通过测量及计算得到该弹簧的基本参数为：弹簧的外径，弹簧丝直径，弹簧内径，弹簧中径，弹簧的总圈数为ni=10，有效圈数n=8，自由长度为H=79.64 mm，弹簧两端支撑圈磨平并圈。
估算工作载荷。
由于——Fmax、Fmin分别为弹簧受到的最大工作载荷与最小工作载荷；ph为排放压力，p0为整定压力；s为阀瓣全启时的作用面积，s?为阀瓣密封面积。
Fmin为阀门未起跳时对应的弹簧力，因此可以通过已知条件计算出来，即Fmin=0.8×2.988=2.3904N，然后将弹簧放在弹簧性能测试机上，先将其压缩到最小工作载荷，然后再压缩1.245mm，读取Fmax=3N。
Simulation分析
solutionsSolidWorks Flow SimulationSolidWorks Flow Simulation 是一款强大的计算流体力学 (CFD) 工具。
在那些液流、热传递和流体力间的交互作用决定设计成败的设计中，您可以使用该工具快速轻松地模拟这三种因素。
使用范围广泛的物理模型和功能：• 分析零部件内部的流动或零部件外部的流动，或者综合分析内部流动和外部流动。
• 结合流体分析和热分析，同时包括自然对流和强制对流、传导和辐射。
• 让 SolidWorks Flow Simulation 确定最佳尺寸或满足力、压差或速度等目标的入口和出口条件。
• 包含孔隙、气穴和湿度等复杂效果。
• 解决涉及非牛顿流体（例如，血液和塑料）的流动问题。
• 使用旋转坐标系模拟叶轮的旋转并研究流体在叶轮中如何流动。
充分利用现实操作条件的无限组合：• 应用入口速度、压力、质量流速或体积流速和风扇。
如果涉及多种流体，还可以应用质量比或体积比。
• 通过应用平面热源或体积热源、指定自然对流或强制对流或加入太阳辐射，模拟温度变化。
• 使用散热器模拟程序研究散热器对电子元件的影响。
• 跟踪流体中悬浮颗粒的行为。
• 应用随时间和坐标变化的边界条件和热源。
使用强大而且直观的结果可视化工具，获取有价值的分析信息：• 使用剖面图解研究结果数值的分布情况，包括速度、压力、漩涡、温度和质量比。
• 使用点参数工具测量任何位置的结果。
• 按照任何 SolidWorks 草图绘制不同的结果。
• 列出结果并自动将数据导出到 Microsoft ® Excel 。
• 使用动态显示条纹、3D 箭头、管道或球面，以分析模型内部或周围的流动轨迹。
SolidWorks ® Flow Simulation 为您模拟 SolidWorks 设计内部和外部的液流和热状态提供了无可比拟的便利性。
模拟多物理场的电子设计，以进行液流分析和热分析。
solidworks弹簧扭力计算
Solidworks弹簧扭力计算随着科学技术的发展，计算机辅助设计软件在工程设计中的应用越来越广泛。
Solidworks作为一款常用的三维建模软件，在工程设计领域有着广泛的应用。
其中，弹簧的设计与计算是工程设计中的重要内容之一，本文将介绍如何利用Solidworks进行弹簧扭力的计算。
一、弹簧的基本原理弹簧是一种能够储存和释放机械能的弹性元件，广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域。
在工程设计中，弹簧的扭力计算是设计过程中的关键步骤之一，它直接关系到产品的性能和可靠性。
二、Solidworks中弹簧的建模1. 创建零件文件：首先打开Solidworks软件，选择“新建”命令，进入新建零件文件的界面。
点击“草图”命令，在平面上绘制弹簧的截面草图。
根据实际设计要求，选择合适的草图工具绘制出弹簧的截面形状。
2. 特征建模：在绘制好弹簧的截面草图后，选择“旋转”命令，将草图旋转成立体形状。
在旋转命令中可以设置旋转的角度和方向，从而得到弹簧的三维建模。
3. 设置材料和弹簧参数：在完成弹簧的建模后，需要设置弹簧的材料和相关参数。
选择“材料”命令，设置弹簧的材料属性；选择“外观”命令，设置弹簧的外观效果；选择“参数”命令，设置弹簧的扭力计算相关参数。
三、弹簧扭力的计算1. 理论计算：根据弹簧的几何形状和材料力学性能，可以利用理论计算方法计算弹簧的扭力。
通过材料力学知识，可以得到弹簧的弹性模量、剪切模量等参数，从而可以计算出弹簧的扭力。
2. Solidworks模拟：除了理论计算，Solidworks还可以进行弹簧扭力的模拟计算。
在Solidworks中，选择“模拟”命令，设置弹簧的载荷和边界条件，进行扭力的模拟计算。
通过模拟计算，可以直观地了解弹簧在受力状态下的变形和扭力情况，从而对设计进行优化和改进。
四、弹簧扭力计算的实践应用1. 工程设计：在工程设计中，弹簧扭力的计算是设计过程中的重要环节。
通过对实际工程产品的弹簧进行Solidworks扭力计算，可以提前发现设计中的问题，避免产品设计的不足和缺陷。
SolidWorks在弹簧设计中的应用
SolidWorks在弹簧设计中的应用SolidWorks在弹簧设计中的应用发表时间： 2012-10-11 作者: 江有永来源: 万方数据关键字: SolidWorks弹簧设计精确建模准确测量弹簧作为常用件，被广泛的应用于机械装置、机电产品，而现行的使用CAD软件对压并、磨平弹簧进行设计和三维建模时，存在三维模型生成不准确，弹簧丝展开长度和自由高度难以准确预算等问题，通过对SolidWorks中螺旋线参数进行设定，生成精确的弹簧参数化模型，利用“测量”功能，可以得到准确的弹簧丝展开长度和自由高度，可以为后续的计算机辅助分析和弹簧的制造提供准确的基础模型和数据，大幅度提高设计效率和质量。
1 引言弹簧是常用件和标准件，广泛的被应用于机械装置、机电产品中，用来夹紧、减震、储能、和测量等，对弹簧进行准确、高效的参数化建模，有很大的应用价值。
在SolidWorks软件中，虽然有Toolbox功能，它提供了各国、各组织的标准件库，包括螺栓、键、轴承、齿轮等，但没有弹簧的标准件库供我们调用，所以我们的产品中如果使用到弹簧就需要自己建模，现在的弹簧建模中，弹簧的端部往往是没有压并、没有磨平的，而工程或产品中经常用到的是压并、磨平的冷压或热压弹簧，这就使模型与实际不符，为后续的CAE带来很大的麻烦。
在弹簧的设计和制造中，因为有压并，设计完弹簧尺寸后，弹簧丝的展开长度计算相对麻烦而不精确，因为压并和磨平，也给自由高度计算带来很大的困扰。
针对上述问题，探讨利用SolidWorks完成压并、磨平弹簧的参数化精确建模，进行弹簧丝的展开长度和自由高度精确测量。
2 弹簧设计参数此弹簧应用于某生产线复位装置，工作要求为：安装载荷F1=200N，工作载荷F2=20N，安装高度H1=56mm，工作行程h=10mm，要求刚度h＇=22N/mm，载荷作用次数N=10000次，属于Ⅱ类载荷。
弹簧的性能和使用寿命在很大程度上取决于材料的选择，根据工作要求，选择弹簧材料为油淬火回火碳素弹簧钢丝，它的切变模量G=79000MPa，弹性模量E=206000M Pa，抗拉强度σb=1373MPa，许用切应力τb=480.55(MPa)。
基于SolidWorks Simulation的支撑轴有限元疲劳分析
产品与技术 ＼ ， 一 、
预处理 ，求 解和后处理 三个部分 。预处理包含 定义分析类型 ，添加材料属性 ， 施加载 荷和约 束 ．网格划分等步 骤 。求解 即运行程 序计算所 需结果 。后处理 是 对结果的分析和处理 。下而遵循上述 三个步 骤 ，对支撑轴进行有限元分析【１１。
１．预处理 此处分析 支撑轴 材质为４５号钢 ，在 ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ材料库 中相 当于 ＤＩＮ标准 中Ｃ４５钢 。此零件经过调质 处理 ，弹性模量２．１Ｅ＋５ＭＰａ，抗拉强度７５０Ｍｐａ，屈 服强 度５８０Ｍｐａ，伸长率 １６％，硬度２３０ＨＢ。 该支撑轴 使用过程 中后 ￣［２０ｍｍ处 固定 ，因此对该件螺纹 ２０ｒａｍ处添加 一分 割线 ．以确 定施加 约束而。对该约束面施加一 固定约束 。 对施 加载 荷模 拟实 际应 用情况 。先建 立一 个Ｚ轴与 支撑 轴轴 心重合 的坐 标 系 ．然后 对轴 前部小 圆柱 面施加 ～个 １ ００Ｎ的轴承载荷 。施加 完约束与载 荷的模 型如 图２所示 。
Ｉ．）ＩＡＭＯＮＤ型机 器人是一种并联 两 Ｉ｝ｌｊ度 机 器人 ．． 由主上 臂 ， 主一 和副上臂 ．剐下臂等零件连接 组成 、剐上臂与副下臂连接处 由一个 支撑轴 支撑。当动 台悬挂 负载做 川 期 矩运 动时 ，该支撑轴承受到一个 变』、 力 该支撑轴 Ｋ期承受交变裁 简 ，除 厂静强度和振动 等冈素需 考 虑外 ，疲 劳分析也是掌握 该受力轴运 行状 态硬使用寿命的币要于段 本文 ： 利 川人 参数化 软ｆ－＇ｔ：ＳｏｌｉｄＷｍ ｋ 对 陔支拌轴进行精确建模 ，在定 义材 科疲 劳 曲线（Ｓ—Ｎ曲线）的基础．卜．利 川Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ对 陔支撑轴 进行疲劳分析 ，得｝¨丫 该支撑轴的使 片｛／ｆ命 损坏百分 比等相关数据 ，为 指 导 零件的 砹汁肢生产制造提供 ｒ 沦研 究 基础 。
SolidWorks三维设计及运动仿真实例教程 实例20 弹簧工作图创建
单击“注解” 工具栏上的“智 能尺寸”按钮， 如图所示，分别 标注弹簧的自由
插入基准特征符号和几何公差符号 高256、簧条直
添加技术要求
径Φ41和弹簧中 径Φ220。选中
绘制弹簧负荷-变形图
弹簧中径，在
填写标题栏
“公差/精度” 选项组中设置：
对称，上下偏差为±0.02,基本尺寸保留小数数字为“无”（即无小数位），
本例创建如图所示的 弹簧工作图。
重点掌握弹簧零件图 的创建过程；要能熟练绘 制负荷-变形图；要熟知 弹簧零件图的技术要求包 括下列内容：旋向、有效 圈数、总圈数、刚度、热 处理方法及硬度要求。
绘图准备 生成主视图 添加注解
添加分割特征 打开“实例20”目录下的“弹簧.SLDPRT”。在左侧的设计
添加配置
偏差为保留小数数字为0.12(即保留两位小数），然后单击“确定”按钮完成尺
寸标注。
绘图准备 生成主视图 添加注解
添加剖面线 添加中心线 标注尺寸 插入表面粗糙度符号
单击“注解”工具栏上的“表面粗糙度” 按钮。在“表面粗糙度”对话框的“符号” 选项组中单击“要求切削加工”，在“符号 布局”中输入粗糙度数值Ra6.3,然后在图形 区域中单击弹簧两端面，单击“确定”按钮。
Solidworks
三维设计及运动仿真实例教程
Solidworks
三维设计及运动仿真实例教程
教你玩转三维设计
实例20 弹簧工作图创建
20.1绘图准备 20.2生成主视图
20.3添加注解
Solidworks
三维设计及运动仿真实例教程
教你玩转三维设计
实例20 弹簧工作图创建
20.1 绘图准备
绘图准备 生成主视图 添加注解
solidworkssimulation弹簧疲劳分析
Simulatio n 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(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(Alloy Steel)将直接从SolidWorks转移过来。
O5. 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 耐负载「恒圣振嘔一)I,在弹出的菜单中选择“添加事件”，如图2.1所示。
【』=!研笄2 (，-Befatilt-)[0禅藍疲劳分析M _______________________________________ fc |Fu 1 USt 七皓果选项矍湄加爭件®…删除所有匹) 复制©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。
solid works疲劳分析步骤
solid works疲劳分析步骤
材料或结构受到多次重复变化的载荷作用后，在应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏；这种在交变载荷持续作用下材料或结构的破坏现象，就叫做疲劳破坏。
对于疲劳破坏我们并不陌生，汽车发动机的曲柄、螺栓的典型受力、旋转机械等，在交边荷载的作用下，循环次数达到一定周期后，物体会变得越来越“脆弱”，以致最终引起疲劳破坏。
在产品研发过程中，我们通常也会借助SOLIDWORKS Simulation仿真分析软件来测试零件、结构件、装配体的抗疲劳情况，以确保产品的抗疲劳程度达到产品的机械使用要求。
测试要求：
① 挂钩链接在汽车的竖直固定的圆柱上，测试附件固定在拖车球上；② 加载2,000,000周期的完全反转的震荡力2,000N。
加载力的方向垂直于参考平面，如下图所示：
③ 夹具：挂钩通过螺栓连接的方式连接在两个横向的圆柱面上；
注：左右两端的4个圆柱面，可采用固定铰链来模拟这些螺栓。
④ 材料：挂钩由合金钢材料制作，疲劳点的数量如下图所示：
⑤目标：通过静应力和疲劳分析评估现有设计。
Solidworks simulation分析类型简介
Solidworks simulation----分析类型简介SolidWorks® Simulation 是一个与SolidWorks®完全集成的设计分析系统。
SolidWorks Simulation 提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析，优化分析，非线性分析，线性动态分析，掉落测试分析，疲劳分析，压力容器分析。
SolidWorks Simulation 凭借着快速解算器的强有力支持，使得您能够使用个人计算机快速解决大型问题。
SolidWorks Simulation 提供了多种捆绑包，可满足您的分析需要。
SolidWorks Simulation 节省了搜索最佳设计所需的时间和精力，可大大缩短产品上市时间。
静态（或应力）算例。
静态算例计算位移、反作用力、应变、应力和安全系数分布。
在应力超过一定水平的位置，材料将失效。
安全系数计算基于失效准则。
软件提供了四种失效准则。
静态算例可以帮助避免材料因高应力而失效。
安全系数低于一即表示材料失效。
区域中安全系数较大即表明应力较低，您可能能够从该区域中取走部分材料。
频率算例。
当静止状态的实体受到干扰时，通常会以一定的频率振动，这一频率也称作固有频率或共振频率。
最低的固有频率称作基础频率。
对于每个固有频率，实体都呈一定的形状，也称作模式形状。
频率分析就是计算固有频率和相关的模式形状。
理论上，实体具有无限个模式。
对于有限元分析，理论上，有多少个自由度(DOF)，就有多少个模式。
在大多数情况下，只考虑其中的一些模式。
如果实体承担的是动态载荷，而且载荷以其中一个固有频率工作，则会发生过度反应。
这种现象就称为共振。
例如，如果一辆汽车的一个轮胎失去平衡，则在一定速度下，由于共振现象，这辆汽车会发生剧烈摇摆。
而以其它速度行驶时，这种摇摆现象就会减轻或消失。
另一个范例是高音（例如歌剧演唱者的声音）可能会导致玻璃震碎。
频率分析可帮助您避免由于共振造成的过度应力而导致的失效。
关于solidworks弹簧模拟
首先建立基本零件，具体结构可以自己设定，本例采用圆柱体作为基本结构。
选择前视基准面，建立圆形草图，尺寸自己定，拉伸草图，选项如图：
由该零件生成装配体，将零件设定为浮动状态，添加配合，通过配合零件基准面和装配体基准面，固定零件1的位置。
如图：
再次插入零件1，，添加同轴心配合，以及面的距离配合。
如图：
插入——零件——新零件，单击装配体前视基准面定位新零件，如图：
在新零件编辑界面下，选择前视基准面，绘制直线，直线的两端与一直零件边线重合。
如图：
选择前视基准面，绘制草图2，。
如图：
插入——特征——扫描，选项如图：
选择前视基准面，绘制矩形区域，矩形边线与已知零件边线重合，切除拉伸，选项如图：
退回到装配体编辑状态，打开动画插件，如图：
为便于观察，编辑零件颜色，通过添加零件键码位置（本例之添加配合中距离的键码）。
播放动画即可，动画编辑如图：
最后通过视频录制或者gif录制来查看最后效果，如图：。
基于Workbench车辆减振器弹簧盘的疲劳分析
基于Workbench车辆减振器弹簧盘的疲劳分析李先锋;杨建伟;贾志绚【摘要】车辆减振器弹簧盘在不断受到弹簧交变挤压力作用下,极易发生疲劳损坏.本文建立了弹簧盘的有限元模型,基于ANSYS-Workbench平台,对弹簧盘进行静力学强度和疲劳分析,预测了弹簧盘疲劳寿命的大小,获得了弹簧盘变形、应力集中及疲劳损伤的大小及位置,得到弹簧盘应力集中和疲劳损伤均发生于弹簧盘凸包区域的结论,验证其疲劳寿命符合设计要求,为其进一步改进设计提供参考依据.%The spring plate of vehicle shock absorber is very prone to fatigue damage when continuously extruded by various spring forces.On the ANSYS-Workbench platform,the finite element model of spring plate is established;the static strength and the fatigue damage of spring plate are analysed and the fatigue life of spring plate is predicted.Then the size and position of the spring plate deformation,the stress concentration and fatigue damage are defined,and the conclusion that the spring plate stress concentration and fatigue damage occurs in the same place—convex hull area comes out.Eventually,it is verified that the fatigue life of spring plate meets the design requirements.Fatigue simulation analysis of spring plate may act as a reference for the further improvement of the design of spring plate.【期刊名称】《北京建筑工程学院学报》【年(卷),期】2012(028)002【总页数】6页(P50-55)【关键词】弹簧盘;有限元分析;疲劳寿命【作者】李先锋;杨建伟;贾志绚【作者单位】太原科技大学机械工程学院,太原030024;北京建筑工程学院机电与汽车工程学院,北京100044;太原科技大学机械工程学院,太原030024【正文语种】中文【中图分类】U461.4;TH117.1弹簧盘在车辆减振器的结构中支撑着弹簧，受到较大的挤压交变载荷的作用，是减振器的重要承载零件，极易发生疲劳损坏，其可靠性直接影响车辆行驶的平顺性和安全性.在车辆减振器等产品的研制过程中，需要对弹簧盘等零部件进行大量的台架实验和整车耐久试验.不仅试验费用高、周期长，而且问题大多出现在产品设计完成之后，这对设计更改带来一定难度.通过弹簧盘有限元疲劳仿真分析，可以在弹簧盘设计初期对其进行疲劳耐久预测，找到结构的薄弱环节，提出合理的改进方案，以大幅减少或最终取代部分疲劳试验.运用疲劳仿真的结果可以对厂家设计提供一定的指导与参照.随着计算技术以及计算机硬件水平的逐步提高，汽车关键零部件弹簧盘的设计水平从寿命定性设计到寿命定量设计已经成为可能.本文运用疲劳分析方法中的名义应力法，建立弹簧盘的有限元模型，基于ANSYS-Workbench平台，对弹簧盘进行静力学强度分析和疲劳寿命预测，获得弹簧盘应力集中及疲劳损伤发生的位置，均位于凸包区域，并验证弹簧盘是否满足设计的要求.1 弹簧盘力学建模1.1 承受载荷分析车辆减振器的结构简图如图1所示，减振器支撑着车身，起缓冲减震作用，下弹簧盘焊接于储油缸缸筒上，上弹簧盘与车架相连，随螺旋弹簧上端一同沿缸筒轴向运动，弹簧盘一直承受着螺旋弹簧的压力作用.无论车辆行驶还是静止，减振器都一直承受着车身的一定载荷，弹簧盘则一直承受着螺旋弹簧的压力作用，尤其在车辆运行时，弹簧盘更受到较大的不规则的载荷冲击作用.在进行弹簧盘疲劳实验时，常采用加载交变载荷进行分析.本文主要分析下弹簧盘的疲劳寿命，其承受着螺旋弹簧垂直方向交变载荷的作用.图1 减振器的结构简图1.2 几何模型建立本文所研究的车辆减振器弹簧盘为减振器厂所提供，其主要设计尺寸参数如表1所示.表1 弹簧盘主要参数名称厚度内孔直径弹簧中径边缘直径长与宽凸包高尺寸/mm 2 45 102 165 110 25根据弹簧盘的设计参数，在CAD软件Pro/E环境下运用旋转、边界混合等功能建立车辆减振器弹簧盘的三维几何模型，如图2所示，该模型是弹簧盘疲劳寿命仿真分析的基础模型.图2 弹簧盘三维几何模型1.3 有限元模型建立创建弹簧盘有限元模型一般有两种方法，一是直接在有限元软件ANSYS-Workbench平台中创建，主要用于建立一些结构简单的模型;二是对于类似弹簧盘等结构复杂的元件可从CAD模型中读入，这里采用三维CAD软件Pro/E建模，把弹簧盘模型保存为.x_t格式，从而可以直接导入Workbench中进行进一步分析.1.3.1 定义材料属性弹簧盘的材料为冷轧钢板2.0GB/T 708—88，在Workbench中选择相近属性的材料，材料性能在“Engineering Data”菜单下输入，选择结构钢(Structural Steel)，冷轧钢板弹性模量为2×1011 Pa，泊松比为0.3，屈服极限221 MPa，强度极限300 MPa，设置的材料信息如图3所示，输入材料的S－N曲线如图4所示.图3 材料属性设置1.3.2 网格划分图4 材料S－N曲线弹簧盘三维模型导入Workbench后，要进行网格划分.弹簧盘的网格划分是有限元分析前处理中的主要工作，网格质量对分析的结果有重要的影响，网格划分越细，结点越多，计算结果越精确，但网格加密到一定程度后，计算精度的提高程度就不大了，而且需要更长的计算时间.Workbench默认利用10节点的四面体单元和20节点的六面体单元划分实体，此处利用Workbench默认的单元精度自动划分网格.生成的节点个数为16 209个，单元个数为9 876个.划分完网格的弹簧盘有限元模型如图5所示.图5 有限元网格模型1.4 载荷和约束由于弹簧盘焊接于储油缸缸筒上，螺旋弹簧末端压紧弹簧盘.故在Workbench中，采用Fixed Support固定约束的方式约束弹簧盘内壁的全自由度.根据实验要求弹簧盘所承受的垂向载荷为交变载荷，大小范围为614～6 140 N，静力加载时取最大值6 140N，加载于弹簧盘的3/4圈螺旋面上，方向沿轴向垂直向下.如图6所示.1.5 静力学分析及结果静力分析主要得到弹簧盘的整体形变及等效应力云图，首先在Workbench中的“Solution”项中添加总变形“Total Deformation”及等效应力“Equivalent St ress”项，然后“Solve”求解，从而获得弹簧盘的整体形变及等效应力云图，分别如图7和图8所示.图6 载荷与约束位置图图7 总形变云图图8 等效应力云图由静力分析结果可知，弹簧盘最大形变发生边缘处，大小为0.12mm，满足设计要求.最大应力为132 Mp，在冷轧钢板的强度范围之内，满足设计要求，如图8所示，在弹簧盘中间位置的凸包区应力相对较大，产生了应力集中.2 弹簧盘疲劳寿命分析2.1 疲劳寿命分析流程有限元法分析弹簧盘的疲劳寿命分析流程，如图9所示.2.2 疲劳理论的选用图9 疲劳寿命分析流程图对车辆减振器进行疲劳寿命分析主要方法有名义应力法、局部应力应变法和应力应变场强度法等，其中名义应力法是最早形成的抗疲劳设计方法，它以材料或零件的S－N曲线为基础，对照试件或结构疲劳危险部位的应力集中系数和名义应力，结合疲劳损伤累积理论，校核疲劳强度或计算疲劳寿命.由于Workbench中提供了相关材料的S－N曲线，并且通过静力学计算已经获得应力及危险部位，故采用名义应力法进行弹簧盘疲劳分析.运用名义应力法对弹簧盘进行疲劳分析时，需要合适的疲劳累积损伤理论，其中Miner法则是最典型、最简单的线性累积损伤理论.从Miner法则出发，弹簧盘的疲劳破坏是由于螺旋弹簧不断施加的循环载荷作用而产生损伤并不断积累造成的，弹簧盘疲劳损伤累积达到破坏时吸收的净功W与疲劳载荷的历史无关，并且弹簧盘的疲劳损伤程度与其应力循环次数成正比.设弹簧盘在某级应力下达到破坏时的应力循环次数为N1，经ni次应力循环而疲劳损伤吸收的净功为W1.根据Miner 理论有则弹簧盘在第i个应力水平级别下对应经过Ni次应力循环时，弹簧盘疲劳损伤为:其中，ni为弹簧盘第i级应力水平下经过的应力循环次数;Ni为弹簧盘第i级应力水平下弹簧盘达到破坏时的应力循环次数.弹簧盘疲劳损伤准则为:其中，Di表示应力水平为S时弹簧盘材料的疲劳损伤，即当D＞1时，弹簧盘发生疲劳破坏.则其中，NT为弹簧盘发生疲劳破坏时的总循环次数.弹簧盘材料应力与寿命关系的S－N曲线用指数式表示为:其中，C与 m是与弹簧盘的结构和材料有关的常数.由以上各式可得弹簧盘发生疲劳破坏时的总循环次数为2.3 疲劳强度的影响因素弹簧盘材料冷轧钢板疲劳数据的试验都是由光滑试样得出的，所以弹簧盘的疲劳强度参数和其材料的疲劳强度参数有较大差别.影响弹簧盘疲劳强度的主要因素包括缺口效应、尺寸效应、表面加工方法和平均应力等.当弹簧盘材料冷轧钢板的S－N曲线的斜线部分用下式表示弹簧盘S－N曲线斜线部分的表达式为即将弹簧盘材料S－N曲线向下平移lg KD.其中，m和C为材料常数;KD为强度降低系数;KS为疲劳缺口系数;δ为尺寸系数;β为表面加工系数.平均应力对弹簧盘疲劳寿命有很大影响，需要进行修正，主要修正理论有Goodman、Gerber和Soderberg理论，其中Goodman曲线为Goodman理论计算结果偏于保守，在工程实际中最常用，符合弹簧盘疲劳分析的平均应力修正，故采用Goodman理论对弹簧盘平均应力进行修正.如图10所示.2.4 疲劳分析及结果在弹簧盘静力学分析的基础上对弹簧盘疲劳寿命进行进一步分析.在Workbench 中，添加疲劳工具“Fatigue Tool”，然后在“Fatigue Tool”中添加寿命“Life”、安全系数“Safety Factor”、损伤“Damage”及疲劳敏感系数“Fatigue Sensitivity”等项.图10 Goodman平均应力修正图图11 定幅循环载荷图其中载荷类型设置成“Fully Reversed”，如图11所示.弹簧盘损伤设计寿命大于138 000次.Workbench相关参数输入后，开始疲劳寿命计算，得到弹簧盘的寿命、损伤、安全系数和疲劳敏感性的相关结果.图12 安全系数云图Life(寿命)云图显示的是由于疲劳作用到弹簧盘失效的循环次数，其数值表示在弹簧盘载荷谱作用下所能循环的次数.弹簧盘材料S－N曲线上的最大寿命为lE6，所以无限寿命默认为IE6.如图13所示，弹簧盘寿命最大为1E6，大部分区域寿命均大于1.38E5，不会发生疲劳破坏，最小发生在弹簧盘凸包处，故凸包区域可能发生疲劳破坏.图13 寿命云图Damage(损伤)云图显示的是弹簧盘设计寿命与可用寿命的比值，损伤数值小于1时，不会产生疲劳破坏.如图14所示，弹簧盘损伤的数值最大为1.024，发生于凸包区域，可能出现疲劳损伤，其他大部分区域不会出现损伤.图14 损伤云图Safety Factor(安全系数)云图显示的是弹簧盘所用材料的失效应力与设计应力的比值.如图12所示，最小的安全系数为0.82，小于规定的1.1，发生于凸包区域，可能出现不安全，其他大部分区域均大于1.1，属于安全设计.图15为疲劳敏感曲线图，显示出了弹簧盘的寿命、损伤或安全系数在临界区域随载荷的变化情况.图15 疲劳敏感曲线图3 结论基于ANSYS-Workbench平台，运用有限元方法对车辆减振器进行静力学分析，获得了弹簧盘形变、所受应力大小及位置，也得到了弹簧盘应力集中发生的位置，位于弹簧盘凸包区域.同时，对弹簧盘进行疲劳寿命分析，获得了弹簧盘安全寿命、损伤及疲劳敏感曲线等结果，得出了弹簧盘寿命大小及损伤发生的位置，位于弹簧盘凸包区域，从而获得了弹簧盘应力集中与疲劳损伤均发生于凸包区域的结论.弹簧盘疲劳寿命及损伤仿真验证了其疲劳寿命符合设计要求，为厂家进一步改进设计提供依据和参考，对弹簧盘的后续改进设计具有重要的指导意义.弹簧盘疲劳仿真的结果与实际损伤状况基本一致，说明弹簧盘仿真计算能够比较准确地预测疲劳损伤部位，从而有助于提高产品设计效率，降低研发成本、缩短研发周期.参考文献:［1］姚卫星.结构疲劳寿命分析［M］.北京:国防工业出版社，2003:5－25，75－91［2］蒲广益.ANSYSWorkbench 12基础教程与实例详解［M］.北京:中国水利水电出版社，2010:65－88［3］贺李平，王国丽，刘建勇，等.汽车减振器弹簧下座的疲劳仿真分析及结构优化［J］.北京理工大学学报，2011，31(1):34 －37［4］王碧石，孙黎，王春秀.风力发电机齿轮箱扭力轴的疲劳分析［J］.机械设计与制造，2009(9):155－157［5］田杨.基于ANSYSWorkbench汽车轮毂的弯曲疲劳分析［J］.科学与财富，2011(4):271－272［6］李婷，苗运江.基于Workbench的钢丝绳疲劳寿命分析［J］.煤矿机械，2011，32(5):53 －55［7］吉军，张辉，张宣妮，等.铝合金车轮动态径向疲劳试验仿真分析与寿命预测［J］.咸阳师范学院学报，2011，26(2):23 －26［8］田坤，竺长安.基于CAE的U形波纹管疲劳寿命研究［D］.合肥:中国科学技术大学，2010［9］赵婷婷，李长波，王军杰，等.基于有限元法的某微型货车车身疲劳寿命分析［J］.汽车工程，2011，33(5):428－432［10］ Andrea Capriccioli，Paolo Frosi.Multipurpose ANSYS FE procedure for welding processes simulation［J］.Fusion Engineering and Design，2009(8):259－271。
SolidWorks Simulation图解应用教程(三)
SolidWorks Simulation图解应用教程（三）发表时间： 2009-11-10 来源: e-works关键字: SolidWorks SolidWorks仿真 Simulation在上一期中，我们用一个实例来详细介绍了应用SolidWorks Simulation进行零件线性静态分析的全过程，本期将为您介绍轴承的静态分析过程。
一、轴承的线性静态分析1.启动SolidWorks软件及SolidWorks Simulation插件通过开始菜单或桌面快捷方式打开SolidWorks软件并新建一个零件，然后启动SolidWorks Simulation插件，如图1 所示。
2.分别新建如图2～图5所示零件3.装配轴承并按如图6所示建立简化(即半剖)配置图1 启动软件及Simulation插件图2 内圈及将内表面水平分割为两部分图3 外圈4.线性静态分析(1)准备工作。
因为本例我们将给轴承添加一轴承载荷，根据轴承载荷的特点，需作如下准备工作。
1)将轴承内圈内表面分割为上、下两部分，如图2所示;2)将滚动体表面也分为上、下两部分(因为后续的约束会用到);3)建立如图7所示坐标系(后续载荷指定会用到);4)建立如图8所示的基准面(约束滚动体会用到)，最后激活半剖配置。
(2)单击“S i m u l a t i o n”标签，切换到该插件的命令管理器页，如图9所示。
单击“算例”按钮下方的小三角，在下级菜单中单击“新算例”按钮，如图10所示，在左侧特征管理树中出现如图11所示的对话框。
图4 滚动体及将表面水平分割为两部分图5 保持架图6 装配轴承并建立半剖配置(3)在“名称”栏中，可输入您所想设定的分析算例的名称。
我们选择的是“静态”按钮(该按钮默认即为选中状态)。
在上述两项设置完成后单击“确定”按钮。
我们可以发现，插件的命令管理器发生了变化，如图12所示。
( 4 ) 指定各个零件不同的材质。
单击“ 零件”前的“+”号，展开所有零件，如图13所示，然后“右键”单击“保持架-1”，如图14所示，在快捷菜单中选择“应用/编辑材料”命令。
solidworkssimulation弹簧疲劳分析
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（Ⅰ）（MKS）】,【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（Alloy 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 copy”，在弹出的菜单中选择“应用/编辑疲劳数据”，如图2.3所示。
在SOLIDWORKSSIMULATION中完成低周疲劳仿真的方法
在SOLIDWORKSSIMULATION中完成低周疲劳仿真的方法在SOLIDWORKS SIMULATION中完成低周疲劳仿真的方法一、概述在户外家居行业，凡是要出口到欧洲的座椅都必须通过欧盟的EN1728:2000 6.15 标准。
该标准明确规定在经受10 次M 公斤重物从落差为h 米处自由落体冲击，拿开重物后，座椅的最大变形量不超过10mm，如图1 所示。
欧盟的这个标准表明，座椅在经受冲击后允许存在一定的永久变形量。
生产企业在出口欧洲的座椅产品中，并没有充分利用该标准的这项条款来进行结构设计。
一般情况下，座椅在10 次冲击后都不会产生永久变形。
换句话说，座椅的强度余量太大。
由于原材料成本持续增加，外贸企业的利润越来越薄，企业也急迫地想利用这个规则，将座椅的强度设计为刚好够用。
二、SOLIDWORKS SIMULATION 的方案寻求在SOLIDWORKS SIMULATION 的分析模块中，我们可以闪现出很多相关的想法，主要归结为下面几个方面。
（1）跌落测试。
虽然冲击测试包含重物自由落体的动作，但是我们的研究对象不是重物，而是与之接触的座椅。
因此我们不能使用跌落测试模块来求解此类问题。
（2）疲劳测试。
SOLIDWORKS SIMULATION 的疲劳模块仿真的对象是高周疲劳事件，而对于10 次冲击这样的低周疲劳事件而言，无法满足分析的要求。
（3）冲击测试。
SOLIDWORKS SIMULATION 可以使用非线性模块求解单次冲击后座椅变形的结果，但是对于多次冲击则没有相应的解决方案。
（4）变形叠加。
我们保存单次冲击后座椅的变形结果，然后将其导入到新的分析算例，以作为下一次冲击的初始形状。
然而，第二次冲击时的材料特性已经发生改变，无法给出第二次冲击时座椅的材料属性，因此该方法也不可行。
上面列出的几种方法，要么思路错误，要么只能得到部分结果，给工程师造成SOLIDWORKS SIMULATION无法满足这样的分析需求的感觉。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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（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（ Alloy 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。
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“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（ 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。