弹簧疲劳
铝土矿价格-智能配电
2023年2月21日发(作者：租房合同电子版)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(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(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
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。
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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。
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七皓果选项
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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。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。
轴线方向为x方向
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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。
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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。
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光网槁化简化模型
生成网格…
加网格并运行®
图2.6选择“生成”
---------------------SiauLation
1
!重新嗣格化将删除豐例的站果一研兗1
确定观消
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”岂图标按钮完成网格
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。
图2.10选择“定义/编辑”图2.11“结果选项”属性管理器
[□律藍疲苛分田
匹I负载（-恒墓
结果進项
图2.9定义“疲劳”属性
（2）定义结果选项
1）在Simulation管理器中右键单击丨七躍遢珂]，在弹出的菜单中选择“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”图标按钮完成结
果选项定。
#X
験劳计算
€整亍模型
0恒眼甘面
(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
结果选项
更新斯育霉制件⑪
图2.8选择“属性”
，半研究2（-D&f&ult-）
（0弹簧疲劳分析
4鱼J负戟U恒走振幅
-）
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。
白直结果
止團解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____________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2.10选择“定义/编辑”图2.11“结果选项”属性管理器
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。
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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。
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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
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图2.18载荷因子图解
图2.17“疲劳图解”属性管理
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