搜索proe彈簧的力學(xué)性能分析
2013-07-04 by:廣州CAD:proe設(shè)計培訓(xùn)中心 來源:仿真在線
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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(zhǔn)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(xué)性能和實際的彈簧相比有何差別,對其進(jìn)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(jìn)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(jìn)行靜力分析
這里可以利用Pro/MECHNICA模塊以對模型進(jìn)行靜力分析。首先創(chuàng)建一個新的StaticAnalysis,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(jìn)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(jìn)行模態(tài)分析
這里我們可以利用Pro/MECHNICA模塊以對模型進(jìn)行模態(tài)分析。創(chuàng)建一個新的ModalAnalysis,進(jìn)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(jìn)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),nγ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Pro/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(xué)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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