搜索proe下螺旋掃描所生成彈簧的力學性能分析
2013-05-07 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
楊立新 《CAD/CAM與制造業(yè)信息化》
本文通過P r o /MECHNICA對螺旋掃描生成的實體進行靜力分析和模態(tài)分析,并與壓簧的理論計算結(jié)果進行了比較,證明螺旋掃描實體在力學上十分接近實際彈簧。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,彈簧的應(yīng)用十分廣泛,設(shè)計人員為了能夠力求真實準確的反映結(jié)構(gòu),在proeNGINEER中一般使用螺旋掃描生成實體來描述彈簧。這樣得到的彈簧在外形上和實際彈簧很接近,但力學性能和實際的彈簧相比有何差別,對其進行的模擬能否反映工作狀態(tài)的彈簧等卻一直沒有定論。本文利用proeNGINEER中的Pro/MECHNICA模塊,分析了壓簧的載荷-變形情況,計算了自振頻率,并與理論計算結(jié)果進行了比較。
一、創(chuàng)建壓簧的模型
本文所述的實例利用螺旋掃描生成一個實體,并模擬彈簧。彈簧長為60mm,彈簧中徑為30mm,材料直徑為5mm,螺距為10mm。這里可以在彈簧的上下兩端面加兩個平板,以便在Pro/MECHNICA下添加約束和載荷。模型如圖1所示。
圖1 彈簧模型
二、對壓簧進行靜力分析
這里可以利用Pro/MECHNICA模塊以對模型進行靜力分析。首先創(chuàng)建一個新的Static Analysis,載荷和約束如圖2所示。然后在將彈簧下板的6個自由度進行全約束,并且在上板加1000N的載荷。彈簧變形如圖3所示。變形量為12.1mm。
圖2 彈簧的載荷和約束
圖3 彈簧的變形
三、對壓簧進行模態(tài)分析
這里我們可以利用P r o /MECHNICA模塊以對模型進行模態(tài)分析。創(chuàng)建一個新的Modal Analysis,進行模態(tài)分析時不需要加約束和載荷,結(jié)果如圖4所示。彈簧的自振頻率為17S-1,
四、對壓簧進行理論計算
圓柱螺旋壓縮彈簧設(shè)計計算的公式為:
共振驗算公式為:
其中,f為工作載荷下的變形量(mm), n γ 為彈簧自振頻率(Hz),F為工作載荷(100N),N為彈簧有效圈數(shù)是9,G是切變模量(71000MPa),c為纏繞比c = D / d,D為彈簧中徑(200mm),d為材料直徑(16mm)。
圖4 模態(tài)分析結(jié)果
經(jīng)過模擬計算,得出的結(jié)果是: f = 12.4mm
由此可見,它們與利用P r o /MECHNICA模擬防真所得到的結(jié)果十分接近。
五、結(jié)論
通過比較Pro/MECHNICA與理論公式計算得到的結(jié)果,可以發(fā)現(xiàn):經(jīng)過螺旋掃描所得到的實體不但外形與實際壓縮(拉伸)彈簧非常接近,其力學性能也很接近,所以可以放心地用它來模擬靜態(tài)與工作狀態(tài)的壓縮(拉伸)彈簧。
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