矩形截面锥型螺旋压缩弹簧的稳定性分析.doc

有限元软件应用 课程设计报告 矩形截面锥型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091801 学 号 200918020119 姓 名 孟 坤 指导教师 林 金 宝 2011年　12　月　12　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 孟坤 指 导 教 师 林金保 设计题目 矩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矩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12日）。 摘要：弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。按受力性质，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧，其中压缩弹簧是承受向压力的螺旋弹簧。锥形弹簧的结构型式为等节距截锥螺旋弹簧和等螺旋升角螺旋弹簧两种；其端部结构型式分两端圈并紧磨平和两端圈并紧不磨两种（如图a）。矩形截面锥型螺旋压缩弹簧的几何形状呈截锥螺旋形，其应用广泛，如航空飞行器等螺旋升角截锥螺旋弹簧、内燃机的阀门弹簧、机车车辆截锥螺旋弹簧等。本文用Preo4.0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。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。 名 称 简 图 结构型式 等节距截锥螺旋弹簧 形成锥形弹簧有效圈的螺旋线节距t是一个常量。 等螺旋升角截锥螺旋弹簧 形成锥形弹簧有效圈的螺旋线升角α是一个常量。 （图a） 关键词：锥形螺旋压缩弹簧 Preo4.0 有限元分析 稳定性 1.运用Preo弹簧的实体模型 1).扫引轨迹 （图1） 2).为6*10的矩形截面的锥形压缩弹簧 （图2） 2．运用Ansys软件对弹簧进行有限元分析 1)将弹簧的实体导入Ansys File Import Pro/E 找出实体文件所在路径，点击导入 单元类型设定 Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add-Solid-10node 92-OK 3)定义材料属性 Material Props Material Models -Structral-Linear-Elastic-Isotropic EX-210e9 PRXY-0.3 OK 4)划分单元网格 Meshing Mesh Tool Volumes-点选Smart size-Mesh 5）定义分析类型 Solution Analysis Type New Analysis Static OK 6)定义载荷，边界条件 Define Loads Apply Structural Displacement On nodes-点选Box-选取边界点-OK Force/Moment On Nodes-点选Box-选取边界点 点选Fz-OK 设定载荷-10000 点选OK Plot Results Deformed Shape-点选Def+undef edge-OK (图3：加载前后对照图) 7）求解 位移求解： Solution Solve Current LS-点选OK General Postproc Plot Results Contour Plot Nodal Solution 点选Nodal Solution-DOF Solution- X-Component of displacement 点选OK （图4：X方向位移分