弹簧的应力分析.
弹簧受力分析
5-2、对如图所示，添加施加力的约束条件及位置
Байду номын сангаас
5-3、如图是添加力之后的显示，约束条件添加之后然后求解
6、后处理阶段
6-1、在后处理阶段里添加总变形和应力选项，然后如图所示点击求值 处理
6-2、对如图所示为分析之后弹簧的总变形情况
6-3、对如图所示为处理后应力的显示结果
谢谢
2-2、插入后的模型界面如图，点击生成模型
3、添加模型材料
3-1、添加模型材料铜合金，并在后面给材料定义成铜合金
4、网格划分
4-1、把划分网格的物理特性设置成Mechanical，其他设置按情况而 定，设置完成后点击Generate Mesh生成网格
5、添加载荷约束条件
5-1、对如图所示部分添加固定部分约束位置
B弹簧的受力分析
目录
1、打开workbench软件 2、建立分析系统和几何模型 3、添加模型材料 4、网格划分
5、添加载荷约束条件
6、后处理阶段 7、结束
1、打开workbench软件
1-1、双击桌面图标，打开workbench，界面如下图
2、建立分析系统和几何模型
2-1、双击static structural分析模块，在geometry里面插入外部弹簧 模型
弹簧压力测试报告(一)
弹簧压力测试报告（一）引言概述：弹簧压力测试是一项对弹簧的功能性能进行评估的重要试验。
通过对弹簧在不同压力条件下的变形和恢复能力进行测量和分析，可以评估弹簧的强度、稳定性以及使用寿命等关键指标。
本文将就弹簧压力测试的方法、实验装置、结果分析等方面进行详细阐述，以帮助读者更全面地了解弹簧压力测试的相关知识。
正文：1. 测试方法1.1 选取合适的压力范围。
根据目标弹簧的设计压力和应用环境，确定合适的测试压力范围，以确保测试结果的准确性和可靠性。
1.2 准备测试样本。
选择符合要求的弹簧样本，并进行必要的清洁和校准，以保证测试的可靠性。
1.3 安装测试样本。
将弹簧样本正确安装到测试装置上，并确保安装牢固和稳定，以避免测试过程中的误差和干扰。
1.4 施加压力并记录数据。
根据测试要求，施加特定的压力到弹簧样本上，并及时记录弹簧的变形情况和测试数据。
2. 实验装置2.1 压力测试机。
选择合适的压力测试机，具有承受目标弹簧设计压力的能力，同时具备稳定的控制和测量功能。
2.2 测量仪器。
使用合适的测量仪器，如应变计和位移传感器等，准确测量弹簧在施压时的应变和位移等参数。
2.3 数据记录系统。
采用先进的数据采集和记录系统，以及相应的软件，实时记录和分析测试数据，方便后续数据处理和分析。
3. 结果分析3.1 弹簧的压缩率。
通过对弹簧在不同压力下的变形情况进行观察和测量，可以计算出弹簧的压缩率，并评估其在实际使用中的可靠性和稳定性。
3.2 弹簧的负荷能力。
根据测试结果，确定弹簧能够承受的最大负荷，并评估其在实际工作环境中的适用性和安全性。
3.3 弹簧的弹性恢复性能。
通过观察和测量弹簧在卸载后的恢复情况，评估其弹性恢复性能和使用寿命。
3.4 弹簧的应力-应变关系。
根据测试数据，建立弹簧的应力-应变关系曲线，并分析弹簧的材料特性和强度设计。
3.5 弹簧的振动和噪声特性。
通过在测试过程中观察弹簧的振动和噪声情况，评估其在实际工作中的振动和噪声特性，为振动和噪声控制提供参考。
基于ANSYS的钢板弹簧工作应力应变分析
图２加载方式示意图
２应力分析
考虑到货车载重的实际情况，在钢 板弹簧中间处，分别施加大小不同的垂 直于钢板弹簧平面的力。
为确保模拟的可靠性，取相对集 中的三个加载力，分别为５００００Ｎ、
与应变不同的是，钢板弹簧应力分 布情况由中部向两端递增，由于钢板弹 簧厚度由中部向两端递增，可以得出钢 板弹簧两端最易发生破坏的结论。
器
一：嚣箔“ Ｈ：’＝：：＝
Ｈ；器： 目：器： ＿；嚣：。
图８外部载荷为７００００Ｎ的应力云图
３优化方案
从分析结果来看，汽车钢板弹簧受
６
基于此，模型的建立忽略了钢片间 的摩擦等一些冲击载荷的影响因素，根 据某型载货汽车钢板弹簧的相关参数进 行几何模型的建立。 １．１．１弹簧钢厚度
由于主片条件工作环境恶劣，为了 加强主片及卷耳，将主片厚度加厚，其 余各片厚度稍薄，此时要求副片弹簧不
宜超过三组，为使各片寿命接近性能要
求，最厚片与最薄片厚度之比不超过
１．５，各片厚度如表１所示。
表１ 钢板弹簧各片厚度 （ｍｍ）
编号 ｌ
２
３
４
５
６
７
厚度 １２ １２
１ｌ
１１
１１
１１
１１
１．１．２弹簧钢长度
选择钢板弹簧各片长度，应在片间 和延长方向的分布尽可能等应力，以达
到各片寿命接近的要求，采用“展开作
图法”得到钢板弹簧长度，如表２所示。
表２钢板弹簧各片长度 （ｍｍ）
ｉ＿气车研有
引言 钢板弹簧是汽车悬架的重要部件，
主要用于非独立悬架的汽车，一般由若 干长度不等、曲率半径不等、厚度相等 或不等的弹簧片组合而成。由于钢板弹 簧结构简单、工作可靠和价格低廉等优 点，小部分轿车和大部分载货车采用钢 板弹簧作为弹性元件。钢板弹簧不仅仅 是汽车的悬架弹性元件，还是汽车悬架 的导向装置。其一端与汽车架通过铰链 链接，可以传递工作压力，起到摩擦减 震的作用。由于汽车钢板弹簧工作过程 中，会产生较大变形及应力，当其达到 应力极限时，钢板弹簧易损坏，造成事 故。因此，本文利用ＡＮＳＹＳ有限元分 析软件，对钢板弹簧建立有限元模型， 通过对其施加约束和以及多个大小不 同、方向垂直于钢板弹簧平面的力，模 拟钢板弹簧工作时的应变和应力，通过 应力应变云图，找出应力应变的分布规 律，从而对汽车钢板弹簧进行应力应变 分析，得出应力以及应变的分布情况， 以及其应力应变大小，找出钢板弹簧工 作时的脆弱部位，并提出优化方案。
钢板弹簧应力曲线
钢板弹簧应力曲线钢板弹簧是一种在工程领域中广泛应用的弹性元件，它的应力曲线是指随着外力的作用，弹簧所受到的应力随变形程度的变化情况。
了解钢板弹簧的应力曲线对于设计和使用这种弹簧的工程师们来说非常重要。
因此，下面将为您生动全面地介绍钢板弹簧的应力曲线及其指导意义。
首先，钢板弹簧的应力曲线可以分为三个阶段：线性区、塑性区和破裂区。
在线性区，弹簧所受的应力和变形成正比，符合胡克定律。
这个阶段的特点是弹簧可以恢复到原始形状，当外力去除后变形也会消失。
接下来是塑性区，弹簧的应力达到极限点，随着变形的增加，弹簧开始失去弹性并呈现塑性变形。
最后是破裂区，当弹簧所受应力超过其材料的极限强度时，会导致断裂。
钢板弹簧应力曲线的指导意义主要体现在以下几个方面：第一，对于设计弹簧的工程师来说，了解弹簧的应力曲线可以帮助他们选择合适的材料和合理的尺寸。
通过控制弹簧的外力和变形，可以使弹簧在其工作范围内保持在线性区，从而延长其使用寿命。
第二，对于使用弹簧的工程师来说，了解弹簧的应力曲线可以帮助他们正确选择和安装弹簧，并判断其是否在正常工作状态。
如果弹簧的应力曲线出现异常，比如在线性区失去弹性或者超过破裂点，就需要及时对弹簧进行维修或更换，以确保设备的正常运行。
第三，钢板弹簧的应力曲线还可以为弹簧的质量控制提供依据。
通过对弹簧进行应力测试，可以判断弹簧的材料质量和生产工艺是否符合标准。
这对于弹簧制造商来说非常重要，因为合格的弹簧才能保证其在各种工况下的可靠性和稳定性。
总之，钢板弹簧的应力曲线不仅是一种工程学的理论曲线，更是对于设计、使用和质量控制具有重要指导意义的曲线。
只有充分了解弹簧的应力曲线特点，我们才能更好地应用钢板弹簧，提升工程的质量和可靠性。
因此，工程师们在设计和使用钢板弹簧时，务必要对其应力曲线进行深入研究，并结合实际情况做出合理判断和决策。
材料力学弹簧分析知识点总结
材料力学弹簧分析知识点总结材料力学中的弹簧分析是研究弹性体特性及其应力和变形行为的重要内容。
在工程领域中，弹簧被广泛应用于机械、汽车、电子和航空等各个领域。
通过对弹簧的分析，我们可以更好地理解其工作原理和性能特点。
本文将总结一些材料力学中关于弹簧分析的重要知识点。
一、弹簧的基本概念弹簧是一种具有弹性的零件，具有恢复原状的能力。
在工程中，常见的弹簧类型包括压簧、拉簧和扭簧等。
弹簧的主要作用是产生弹力，实现力的传递和储存。
二、弹簧的力学特性1. 线性弹性弹簧在弹性变形范围内，应力与应变呈线性关系。
这意味着应力是弹簧位移的线性函数，并且弹簧在加载和卸载过程中的力学特性相同。
2. 弹簧刚度刚度是弹簧的一个关键参数，表示单位位移引起的力的变化率。
弹簧的刚度越大，单位位移引起的力的变化越大，即弹簧越硬。
弹簧的刚度可以通过材料的弹性模量和几何参数来计算。
3. 应力-应变关系弹簧在加载时会产生应力和应变。
应力是单位面积上的力，应变是单位长度上的位移。
通常，弹簧的应力-应变关系可以用胡克定律来描述，即应力与应变成正比。
三、弹簧的分析方法1. 简化模型在分析弹簧时，我们可以使用简化模型来简化计算。
例如，我们可以将弹簧看作是一个弹性变形的理想弹簧，忽略其它因素的影响。
这种简化模型可用于初步设计和估算。
2. 受力分析在实际工程中，弹簧通常处于受力状态。
为了获得准确的结果，我们需要对弹簧的受力情况进行分析。
这包括计算受力的大小、方向和作用点等。
3. 应力和变形分析在分析弹簧时，我们需要计算其应力和变形。
通过应力分析，我们可以了解弹簧的强度和安全性。
而变形分析可以帮助我们确定弹簧的变形程度和工作性能。
四、弹簧的设计规范在进行弹簧设计时，我们需要遵守一些设计规范和标准。
这些规范通常包括弹簧的材料选择、尺寸设计、安装方式和使用条件等。
遵循这些规范可以确保弹簧的工作性能和寿命。
五、弹簧的应用领域弹簧广泛应用于各个领域，例如机械工程、汽车工程、电子工程和航空工程等。
弹簧材料及其应力
弹簧是一种重要的机械元件，用于控制物体在受压或拉伸时的变形，从而实现对机械系统的能量转换、力的分配或阻尼减震等作用。
弹簧的材料对其性能和应力具有重要影响。
弹簧材料的选择是至关重要的，因为它需要具备优良的弹性系数、良好的耐腐蚀性、较高的强度和良好的加工性能。
弹簧材料通常包括弹簧钢、不锈钢和铝合金等。
其中，弹簧钢是最常用的弹簧材料，具有高弹性系数、高强度和高耐腐蚀性等特点。
弹簧钢按照化学成分可以分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢。
碳素弹簧钢的碳含量较高，一般在0.6%以上，具有良好的弹性性能和加工性能，但耐腐蚀性较差。
合金弹簧钢则含有多种合金元素，如硅、锰、铬、镍等，具有更高的强度和弹性性能，同时耐腐蚀性也得到了提高。
在选择弹簧材料时，需要考虑弹簧的工作条件和环境。
例如，弹簧需要承受较大的拉伸或压缩载荷时，应选择高强度材料；如果弹簧需要在腐蚀性环境中工作，应选择不锈钢等耐腐蚀材料。
此外，弹簧的形状和尺寸也会影响材料的选择，例如薄壁弹簧需要选择弹性系数较高的材料。
当弹簧材料确定后，需要考虑其应力状态。
弹簧的应力状态是指弹簧在受到载荷时所承受的应力形式。
根据应力形式的不同，弹簧的应力可分为拉伸应力、压缩应力和弯曲应力等。
不同的应力形式会对弹簧的性能产生不同的影响，因此需要合理控制弹簧的应力状态，以确保弹簧的使用寿命和可靠性。
在实际应用中，弹簧的应力控制可以通过优化弹簧的设计和制造工艺来实现。
例如，可以通过选择合适的弹簧形状和尺寸、控制材料的热处理工艺和加工精度等手段来控制弹簧的应力状态。
此外，还可以通过定期检查和更换弹簧来确保其性能的稳定性和可靠性。
总之，弹簧的材料选择和应力控制是保证其性能和使用寿命的关键因素。
选择合适的弹簧钢和不锈钢等材料，并合理控制其应力状态，可以确保弹簧的性能稳定、可靠，并延长其使用寿命。
因此，在设计和制造弹簧时，需要对弹簧的材料和应力进行全面考虑和控制。
弹簧体变形与应力分析
弹簧体变形与应力分析弹簧是一种常用的机械零件，广泛应用于各个领域。
它具有良好的弹性特性，可以将外界施加的力量转化为弹性形变储存下来，并在力量解除后恢复原状。
在弹簧的使用过程中，了解弹簧体变形和应力分析对于设计与选用合适的弹簧至关重要。
在本文中，我将对弹簧体变形与应力分析这一话题进行探讨。
首先，我们来了解一下弹簧体变形的原理。
弹簧在受力作用下，会产生弹性形变，即弹簧的形状会发生改变。
这种变形是由于材料的内部分子结构发生变化引起的。
当外力作用于弹簧上时，弹簧的原子与分子之间的键被拉长或压缩，从而产生内部的应变。
弹簧的形变与所受力量的大小成正比，且遵循胡克定律。
胡克定律表明，当弹簧受到的拉力或压力小于其比例极限时，弹簧的变形是可逆的，即弹簧解除外力后可以完全恢复原状。
接下来，让我们来探讨一下弹簧体的应力分析。
应力是材料内部的分子间相互作用力，可以理解为单位面积上的力。
在弹簧受力作用时，应力会分布在整个弹簧体内部。
弹簧的应力分布与其截面形状、外力大小以及材料的特性等因素有关。
一般来说，弹簧的截面形状决定了其应力的分布方式。
例如，圆形截面的弹簧，在受到外力作用时，应力主要集中在截面最外层，呈现出一个较大的应力梯度。
而矩形截面的弹簧，则会有不同的应力分布情况。
了解弹簧体变形和应力分析对于弹簧的设计与选用至关重要。
在实际应用中，我们经常需要根据具体的需要来选取合适的弹簧。
比如，如果我们需要一个具有较大弹性变形的弹簧，可以选择由高弹性材料制成的弹簧。
另外，在受力方向相同的情况下，采用长而细的弹簧与短而粗的弹簧相比，前者的变形程度更大，应力分布更均匀。
此外，弹簧的设计还需要考虑弹簧的所受最大应力情况。
从应力分析的角度出发，我们可以通过计算弹簧的应力分布情况，来确定弹簧是否能够承受所受的力量。
如果弹簧的应力超过了其材料的比例极限，就有可能导致弹簧的永久性变形甚至破坏。
因此，在设计弹簧时，我们需要根据应力分析的结果，选择合适的强度和材料，以确保弹簧能够在长期使用中保持良好的性能。
斜圈弹簧力学性能分析与计算
斜圈弹簧力学性能分析与计算
斜圈弹簧是一种常用的弹性元件，具有广泛的应用领域。
下面是斜圈弹簧力学性能分析与计算的详细步骤：
1. 确定弹簧的材料特性：弹簧的材料特性包括弹性模量、
屈服强度、抗拉强度等。
这些参数可以通过材料测试或者
材料手册获得。
2. 确定弹簧的几何参数：弹簧的几何参数包括线径、圈数、外径、内径等。
这些参数可以通过实际测量或者设计图纸
获得。
3. 计算刚度：斜圈弹簧的刚度可以通过以下公式计算：
K = (Gd^4)/(8nD^3)
其中，K是弹簧的刚度，G是剪切模量，d是线径，n是
圈数，D是弹簧的平均直径。
4. 计算力：斜圈弹簧的力可以通过以下公式计算：
F = Kx
其中，F是弹簧的力，K是刚度，x是弹簧的变形量。
5. 计算应力：斜圈弹簧的应力可以通过以下公式计算：
σ = (8Fd)/(πD^3)
其中，σ是应力，F是力，d是线径，D是弹簧的平均
直径。
6. 计算最大应力：斜圈弹簧的最大应力可以通过以下公式
计算：
σ_max = (4F)/(πd^2)
其中，σ_max是最大应力，F是力，d是线径。
7. 检查弹簧的应力和最大应力是否超过材料的屈服强度和抗拉强度。
如果超过，则需要重新设计弹簧。
以上是斜圈弹簧力学性能分析与计算的详细步骤，根据具体的参数和公式进行计算即可得到所需的结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CosmosWorks Designer 2005 Training Manual
第七章：吸振器的应力分
析
目的顺利修完本章以后，你将学会:
利用连接器加载约束并简化模型
控制网格密度以获得精确的应力解
COSMOSWorks 2005 Designer Training Manual 第七章：吸振器的应力分析
工程描述某一微型吸振器的组成包括
一根管子、活塞、夹钳以及
一螺旋状的弹簧。
在本章
中，我们研究当该装置承受
10N压力时，由压环所产生
的应力分布情况。
由于螺旋弹簧中的应力情况
并不是我们所关心的，因
此，我们把弹簧从模型中去
掉，取而代之的是一等效的
弹簧连接器。
计算受压弹簧的刚度
首先，螺旋弹簧的刚度是我们必须考虑的。
为此，我们单独分析该弹簧。
下面计算受压弹簧的刚度:
1打开零件.
打开SolidWorks 零件：弹簧副本。
弹簧的有效长度为方便加载约束与载荷，我们在弹簧的两端分别加上一个圆盘。
相应地，两圆盘间的距离为弹簧未受压时它的有效长度。
2创建研究名称.
进入COSMOSWorks, 然后创建一研究名称，取名为spring
stiffness。
(静态分析，实体网格)
3回顾材料属性.
材料的属性(合金钢)可由SolidWorks中转移过来。
4加载固定约束.
在1号圆盘的底面施加一固定约束。
5施加径向约束.
在2号圆盘的柱面上
沿径向施加一径向约
束。
该约束使得弹簧仅能
沿轴向压缩（或伸
长）。
COSMOSWorks 2005 Designer Training Manual
第七章：吸振器的应力分析6加载压力.
现在，在承受柱面径向约束的圆盘（2号）的底面施加1N的压
力。
7网格划分与分析运行.
8得出z向位移.
得到的位移结果显示：
轴向位移为3.8 mm，
且沿着z轴方向。
受压刚度因此，该弹簧的受压刚度为 260 N/m。
(k = f/x)
在下一个模型中，我们用上述结果来定义弹簧连接器，即f = kx，
其中，k=260 N/m。
分析吸振器装置为了分析此吸振器装置:
9打开组件.
打开文件名为shock的组件, 并去掉螺旋状弹簧 (零件文件为
Front Spring)。
10创建研究名称.
创建一名为mesh1的研究模型。
(静态分析，实体网格)
11施加固定约束.
在激振管（1）中的孔眼侧面上
施加一固定约束。
该约束完全限制了激振管部件。
12施加径向约束.
在振动活塞的细杆（2）端部的孔眼侧面上，施加径向约束。
COSMOSWorks 2005 Designer Training Manual 第七章：吸振器的应力分析
13抑制旋转.
现在，振动活塞可以在激振管中进出滑动；当然，它还能旋转。
为了限制旋转，我们可以沿着孔眼所在的平面（3）的法向施加
一约束。
约束的类型取为在平面上。
刚体模式在上述3个约束下， 该装置模型只剩下了一个刚体运动。
由于振
动活塞与激振管并不相连，所以活塞可以在管道中进出滑动。
我们用一弹簧连接器把两者联结起来。
为了联结振动活塞与激振管:
14定义弹簧连接器.
右击“载荷/约束”按钮，并
选择连接器。
从所有可得到的连接器类型清单
中选择弹簧。
如图所示，指定激振管（1）上
所选择的面作为组件1的平面；
而振动活塞（2）上的面则作为组件2的平行平面。
注意：选择哪个面作为平面或平行平面并不重要。
在刚度菜单中，选择总体，输入法向刚度260 N/m。
这样，激振
管与振动活塞就联结在一起了。
单击确定。
15在振动活塞上加载力的作用.
在振动活塞的耳根部，内柱面的
分裂面上沿杆的方向作用一10N
的载荷。
该载荷作用于平面的法向。
16网格划分.
选择默认单元尺寸 (1.71 mm)进行网格划分。
COSMOSWorks 2005 Designer Training Manual
第七章：吸振器的应力分析17运行分析.
运行分析，注意到求解
器发出有关大位移的警
告信息。
单击 No.
大位移警告这种情况下，我们忽略了警告是因为大位移是由弹簧连接器所产
生的弹性引起的。
位移，更确切的说，整个装置组件的变形是非
常小的。
你可以在考虑或不考虑大位移接触/连接器激活标记下进行对比
求解，以验证两者的求解结果相同。
18创建 von Mises 应力图.
右击图解1，选择 设置，
并选择一边缘的离散类型。
网格太粗糙了？注意，不论模型、载荷或者约束是否几乎完全的轴对称，应力集
中将会出现不均匀。
这种情况说明，我们需要更为精优的网格来处理应力梯度较大的
区域。
选用精优的网格
进行分析
19创建新的分析模型.
创建一新的分析模型mesh2，并将mesh1复制到mesh2中。
20应用网格控制.
在出现最高应力的带状面上添加网格控制。
网格控制选择默认值 (0.86 mm)。
COSMOSWorks 2005 Designer Training Manual 第七章：吸振器的应力分析
21对模型进行网格划分.
选用球形单元，尺寸为1mm（和默认值1.71mm进行对比），对模
型重新进行网格划分，以使得在局部优化网格与模型其他网格之
间平滑过渡。
22运行分析.
23绘制von Mises 应力图.
可以看到，即便应力的大
小值 (1,160 psi) 非常接近于
先前网格系统下的值 (1,137
psi)，然而现在带面上的应
力集中已经有了均匀的分
布。
小结本课中，我们分析了一个装置系统，并且利用一弹簧连接器去除
了装置中的弹簧组件，简化了模型。
诚然，这种近似仅仅当我们
的分析对弹簧本身没有兴趣时才是可取的。
非均匀的应力集中告诉我们需要选取更为精细的网格体系。
为了得到圆条状或带状区域的精确应力解，我们应该用两层单元
对其进行网格划分,如右图。