solidworks simulation 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。
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。
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/m2（Pa）。
创建一个名为“研究1”的【静态】算例。
查看材料属性
材料属性（AlloySteel）将直接从SolidWorks转移过来。
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。
1
2

图1.1添加约束和载荷
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。

施加压力
对采用径向约束的圆盘端面添加98.066N的压力。
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。

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”。
定义S-N曲线
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”

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

定义S-N曲线
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”
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
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

划分网格
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2.6选择“生成”

图2.7警告信息窗
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。

运行分析
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，
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

进行疲劳分析
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。

图2.8选择“属性”

图2.9定义“疲劳”属性
定义结果选项
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2.10所示。
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
运行疲劳研究分析
在Simulation管理器中右键单击“研究2”，在弹出的菜单中选择“运行”。
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
生命图解和损坏图解
定义生命结果图解
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”。
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