梯形截面锥形螺旋压缩弹簧的稳定性分析.docx

有限元软件应用课程设计报告梯形截面圆锥螺旋压缩弹簧的稳定性分析学 院 应用科学学院 专业班级 力学 081801 学 号 200818020119 姓 名 齐 鹏 指导教师 林 金 保 2011年12月30日有限元软件应用课程设计任务书学院（直属系）： 应用科学学院 时间： 2011年11月7日学 生 姓 名齐鹏指 导 教 师林金保设计题目梯形截面锥型螺旋压缩弹簧的稳定性分析主要内容1 查阅相关资料，对锥型螺旋弹簧有全面认识，特别了解锥型螺旋压缩弹簧的主要用途，明确对锥型螺旋压缩弹簧稳定性分析的意义。2. 用三维建模软件建立梯形截面锥型螺旋压缩弹簧的实体模型。3将该弹簧的实体模型导入有限元分析软件，并建立弹簧的有限元分析模型。4利用有限元分析软件对该弹簧进行稳定性分析，得出弹簧的临界载荷与屈曲模态。5撰写课程设计报告。研究方法运用三维建模软件建立弹簧的实体模型运用有限元分析软件对弹簧进行有限元分析应交文件1. 课程设计报告一份（打印稿、电子稿各一份）；2. 模型文件。说明：1. 课程设计任务书装订在课程设计报告内； 2. 设计时间为四周（11月07日-12月2日）。一. 课题背景调研：弹簧是一种机械零件，它利用材料的弹性性能和结构的特点，在工作时产生变形把机械能或动能转变为变性能(位能)；反之，把变性能（位能）转变为机械能。圆柱螺旋弹簧的几何形状呈圆柱螺旋形，其应用最为广泛，如车辆的悬挂弹簧、内燃机的阀门弹簧、计测弹簧等都是这类弹簧。本文用ProE软件建立弹簧的实体模型，将弹簧的实体模型导入Ansys软件，并建立弹簧的有限元分析模型。通过对弹簧稳定性的分析得出弹簧的临界载荷与屈曲模态，加深对弹簧的了解。关键词：锥形螺旋压缩弹簧 ProE 有限元分析 Ansys 稳定性二.运用ProE软件建立弹簧的实体模型1） 螺旋线的形成(1)2） 梯形截面的生成(2)3) 通过“扫描”特征得到弹簧实体模型 (3)4）通过“拉伸切除”命令得到两端的支承面(4)三运用Ansys软件对弹簧进行有限元分析1)将弹簧的实体导入AnsysFile Import Pro/E找出实体文件所在路径，点击导入2） 单元类型设定Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add-Solid-Brick 10node 92-OK3)定义材料属性Material Props Material Models -Structral-Linear-Elastic-Isotropic EX-210e9 PRXY-0.3OK4)划分单元网格Meshing Mesh Tool Volumes-点选Smart size-Mesh5）定义分析类型Solution Analysis Type New Analysis Static OK6)定义载荷，边界条件Define Loads Apply Structural DisplacementOn nodes-点选Box-选取边界点-OKForce/Moment On Nodes-点选Box-选取边界点 点选Fz-OK 设定载荷10000 点选OK7)求解Solution Solve Current LS-OKPlot Results Deformed Shape 点选Def+undef edge-OK(5.加载前后对照图)General Postproc Plot Results Contour Plot Nodal Solution 点选Nodal Solution-DOF Solution-X-Component of displacement 点选OK（6.X方向位移分布图）Y-Component of displacement 点选OK（7.Y方向位移分布图）Z-Component of displacement（8.Z方向位移分布图）应力求解：General Postproc Plot ResultsContour Plot Nodal Solution点选StressX-Component of stress(9.X方向应力分布)Y-Component of stress(10.Y方向应力分布)Z-Component of stress(11.Z方向应力分布)8)屈曲分析求解Main Menu Solution Analysis TypeNew Analysis在弹出的对话框中点选Eigen Buckling -OK设定屈曲分析选项Main Menu Solution Analysis Type Analysis Options弹出对话框后，在NMODE NO. of modes to extract后输入4屈曲求解：Main Menu Solution Solve Current LS单击OK求解求扩展解：（1） 激活扩展过程Main MenuSolutionAnalysis TypeExpansioPass弹出对话框，单击Expansion pass后面使其显示为On，点击OK（2） 设置扩展解Main MenuLoad Step OptsExpansionPassSingle ExpandExpand Modes弹出对话框，在NMODE NO. of modes to expand后输入4在Elcalc后单击使其显示Yes,点击OK（3） 扩展求解Main MenuSolutionSolveCurrent LS点击OK求解9）后处理Main MenuGeneral PostprocRead ResultsFirst SetPlot ResultsDeformed ShapeDef undef edge(12.第一阶模态)（13.第二阶模态）（14.第三阶模态）（15.第四阶模态）各阶模态对应的载荷为：第一阶：1000099.213=992130N第二阶：1000099.891=998910N第三阶：10000738.19=7381900N第四阶：10000748.81=7488100N各阶模态载荷的最小值为弹簧的临界载荷，故弹簧的临界载荷为992130N。四.总结在做课程设计的过程中通过查阅有关资料使我对弹簧的