Pro/E下螺旋掃描所生成彈簧的力學性能分析

tags:    時間:2014-03-06 22:58:45
Pro/E下螺旋掃描所生成彈簧的力學性能分析簡介
在結構設計中,彈簧的應用十分廣泛,設計人員為了能夠力求真實準確的反映結構,在Pro/ENGINEER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……
Pro/E下螺旋掃描所生成彈簧的力學性能分析正文

在結構設計中,彈簧的應用十分廣泛,設計人員為了能夠力求真實準確的反映結構,在Pro/ENGINEER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的彈簧等卻一直沒有定論。本文利用Pro/ENGINEER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,並與理論計算結果進行了比較。

一、創建壓簧的模型

本文所述的實例利用螺旋掃描生成一個實體,並模擬彈簧。彈簧長為60mm,彈簧中徑為30mm,材料直徑為5mm,螺距為10mm。這裡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

這裡可以利用Pro/MECHNICA模塊以對模型進行靜力分析。首先創建一個新的StaticAnalysis,載荷和約束如圖2所示。然後在將彈簧下板的6個自由度進行全約束,並且在上板加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、對壓簧進行模態分析

這裡我們可以利用Pro/MECHNICA模塊以對模型進行模態分析。創建一個新的ModalAnalysis,進行模態分析時不需要加約束和載荷,結果如圖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模態分析結果

經過模擬計算,得出的結果是:f=12.4mm

由此可見,它們與利用Pro/MECHNICA模擬防真所得到的結果十分接近。

五、結論

通過比較Pro/MECHNICA與理論公式計算得到的結果,可以發現:經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與工作狀態的壓縮(拉伸)彈簧。

 

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