solidworks simulation 弹簧疲劳分析.
Solidworks软件的应力分析
Solidworks软件的应力分析Solidworks软件是一款功能强大的3D设计软件，能够帮助设计者快速、准确地完成各种复杂零件和装配体的建模和分析。
其中，应力分析是Solidworks软件的一大优势，可以对设计的零件或装配体进行强度和刚度的分析，有助于优化设计，提高产品性能。
Solidworks软件的应力分析功能包括静力学分析、动力学分析、疲劳分析等，下面分别介绍。
静力学分析静力学分析是一种分析物体在静止状态下的力学特性的分析方法。
在Solidworks软件中，我们可以对设计的零件或装配体进行静力学分析，以确定它们在受力时是否会发生破坏或变形。
具体步骤如下：1. 创建CAD模型。
设计者需要首先使用Solidworks软件创建零件或装配体的CAD模型。
2. 定义约束和负载。
在进行应力分析前，需要定义零件或装配体的约束和负载，以模拟实际工作环境。
例如，可以定义固定边界条件、弹簧边界条件等。
3. 进行应力分析。
在定义好约束和负载后，可以进行应力分析。
Solidworks软件提供了多种分析方法，包括静态、非线性、热应力等。
可以根据具体需要进行选择。
4. 可视化结果。
应力分析完成后，Solidworks软件会生成分析结果并以可视化的方式呈现。
分析结果包括应力云图、位移云图、应变云图等。
设计者可以根据结果进行进一步优化，提高设计的强度和刚度。
疲劳分析总之，Solidworks软件的应力分析功能可以帮助设计者优化设计，提高产品的性能和可靠性。
同时，它也使得设计者更容易预测产品在实际工作环境中的运动和变形特性，从而避免产品破坏和故障。
solidworks建模workbench静力分析图文教程
solidworks建模workbench静力分析详细图文教程
手教你运用solidworks建立分析模型，运用workbench进行静力分析图文教程方法/步骤
solidworks建好模型后，保存，然后点击上部的“workbench”按钮，如图
2、进入workbench界面，看见模型已经导入wrkbench中了，如图
鼠标。
4、鼠标双击“model”，进入前处理模块
5、点击“mesh”，在点击“update”，此步目的是进行网格划分，划分完成后如图
6、先点击选择“static structure”，然后在点击“supports”弹出下拉菜单，选择“d isplacement”出现如图
将此面的三个方向位移设置为0
现如图所示：选择如图所示面，按“apply”，然后设置施加力为500，方向为负
9、求解，选择“solution”,“solve”
10
10、求解完成，查看应力计变形，选择“solution”，点击“stress”插入“eq uivalent（von-Mises）”，在点击“solve”，如图
11
11、查看应变，选择“solution”，点击“”deformation”，选择“total”，在点击“solv e”。
此步目的为查看总变形
1.
12
12、查看动画。
Simulation基础教程(04)
– 添加接触
全局接触：结合 查找相触面组：无穿透
– 删除8组接触面
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课后练习（链扣）
操作步骤
– 施加载荷
4个面，添加200N载荷
– 边界条件
理论上来说，这是个自平衡系统，不需要约束。在此使用软弹簧使模型稳 定，Direct sparse
– 对称约束
选择各对称面
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教学案例
分析流程
– 消除模型的刚体模式
对称约束的施加后，模型仍可沿轴向运动，因此它还具有轴向的刚体运动。 为限制模型刚体运动，需添加约束。 使用参考几何体
– – – – 参考基准面 参考轴 模型面 模型边线
学习内容
对称约束的运用 分析冷缩配合装配体 使用eDrawing格式给出分析结果 在“什么错”的帮助下查找问题 使用解算器选项消除刚体模式
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知识点
对称约束
– 利用对称约束可简化模型，减少分析和求解时间 – 对称要求几何体、约束、载荷及材料属性是对称的。
1/8模型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
– 创建新配置 – 复制材质 – 约束
对称约束
– 载荷
施加50N力
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课后练习（链扣）
操作步骤
– 划分网格
0.75mm，高品质网格
– 检查网格
– 运行分析
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SolidWorks环境下,弹簧自动伸缩运动仿真的三种方法
SolidWorks环境下，弹簧自动伸缩运动仿真的三种方法在机械设计或者产品功能展示时，通常需要对机械构件进行运动仿真。
而弹簧作为一种柔性零件，在运动仿真的过程中与刚性构件不同，本文就实现弹簧的自動伸缩运动仿真，探讨了三种方法。
标签：SolidWorks；弹簧；仿真1 引言弹簧是一种广泛应用的，利用弹性来工作的机械构件。
一般用弹簧钢制成。
其主要功能有控制机械的运动、吸收震动和冲击能量、储存及输出能量作为动力，此外，还具有测量功能、复位功能、带动功能、缓冲功能、发声功能、紧压功能等。
2 SolidWorks环境下，实现弹簧运动仿真的具体方法和程序弹簧参与的机构，其运动过程中，弹簧通常随两个接触面的距离变化而自动伸缩，在三维建模和模拟仿真时，就需要建立一个具有柔性的零件、并能够使装配体中相应的运动部件同弹簧的伸缩相匹配。
SolidWorks是一款设计过程比较简便而方便的软件，并且组件多，功能强大。
在中小型企业中得到广泛的应用。
本例中选用SolidWorks软件来建模来探讨实现弹簧动画仿真的几种方法。
方法一：在装配环境中，首先定义好弹簧两端的接触面，和上下两面的配合距离，插入新零件，在新零件的编辑状态下，新建草图1，绘制连接上下两端面的直线。
之后在同一基准面内绘制草图2，根据弹簧材料的截面尺寸绘制一个圆形。
之后在特征菜单栏，选择扫描，即如图1所示：之后在运动算例中，根据弹簧上下端面之间的距离设置键码，例如，将上下端面之间的距离由自然长度的100调整为80即可形成动画，显示成弹簧上下伸缩的效果。
方法二：利用参数化、方程式的方法。
首先根据常规方法形成一个弹簧零件，之后把弹簧零件和端盖零件都插入装配体中，之后打开注释，并显示尺寸名称，把两个端面之间的尺寸赋予弹簧的高度。
如图2所示。
方法三：利用SolidWorks的配置功能。
根据弹簧的实际工作状态，建立弹簧的不同配置使弹簧伸缩变化。
之后将弹簧插入到装配中，端面接触配合好，装配体也会根据零件的配置而显示多种配置。
弹簧疲劳强度的计算方法.
对于循环次数较多、工作在变应力下的重要弹簧，还应该进一步对疲劳强度进行 计算。如果变应力的循环次数NK103,或应力变化幅度不大时，应进行静强度计 算。如果上述两种情况不能明确区分时，则应同时进行这两种强度的计算。
1、疲劳强度计算
一般受变应力作用的弹簧，其应力变化规律有tmax常数和tmin常数两种。因
7
t00.45erB0.35erB0.33crB0.30cB
注:1.经喷丸处理的弹簧，t可提高20%;
2.对于硅青铜丝、不锈钢丝，取r。
tmintmax--最小、最大切应力（MPa）;
Fmin、Fmax ---最小、最大工作载荷（N）；
[S]-许用安全系数，当弹簧计算和材料的性能数据精确度高时，取1.3〜1.7;精
此，可根据力学疲劳强度理论与相应计算公式，进行应力幅安全系数、最大应力 安全系数的计算。对于弹簧钢丝也可按下述简化公式进行计算
max
如2
min厂
式中，T0--弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限（MPa）,当弹簧材料为碳素钢 丝、不锈钢丝、铍青铜丝等材料时，可根据循环次数N由表中查取。
表20-4弹簧材料的脉动疲劳极限t0N<10410510610
确度较低时，取1.8〜2.2。
2、静强度计算
弹簧的静强度安全系数Ss的计算式为
浅谈Workbench下的板弹簧模态与谐响应
浅谈Workbench下的板弹簧模态与谐响应板弹簧支承技术是直线驱动装置的关键技术之一，因其振动噪声小、可靠性高及疲劳寿命长等优点，使得板弹簧在军事、医疗、超导等领域具有广阔的应用前景。
目前板弹簧技术广泛应用于大功率声源、地震检波器、冰箱压缩机等产品，本文基于大功率声源的技术背景，采用Workbench软件分析对板弹簧进行分析。
相较于其他形式的弹簧，板弹簧具有良好的径向刚度，作为弹性元件能起到支撑作用，在简化结构的同时又大幅减少了运动系统的质量。
将板弹簧这一特性应用于声源中，可降低声源的频响控制与优化的要求，从而确保运动部件具有良好的响应性，实现优质的发声源。
但板弹簧的结构形式复杂，各尺寸参数对板弹簧性能的影响不尽相同，且板弹簧不同于普通弹簧具有可量化的经验公式可寻，因此对于板弹簧的设计优化，最理想的手段就是借助于有限元分析。
而对板弹簧进行有限元分析最基本的就是模态分析和谐响应分析。
模态分析用于确定板弹簧结构的振动特性，即了解板弹簧的固有频率和振型。
对板弹簧进行模态分析可以为结构系统的振动分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化提供依据。
谐响应分析是机械结构在承受正弦规律变化的动载荷驱动时的频率响应。
进行谐响应分析可帮助设计人员检验结构在受迫振动下克服共振、疲劳及其他影响。
1 模型建立1.1 工况条件分析声源要求工作频率范围为10～80Hz，其中在15Hz和70Hz时要求工作位移为±4.6mm，系统的最大推力约为500N，负载质量约为500g，驱动信号为正弦变化。
为了能够兼顾两个工作频点，经计算，当弹性系统的固有频率控制在62±1Hz时整体效率最高。
系统结构如下图所示，板弹簧的外圈固定，内圈与运动部件采用螺纹连接，运动部件为圆桶状，其内表面与固定结构件外表面采用间隙密封（间隙为0.1mm，即要求运动部件配合公差及径向跳动均不大于0.1）。
板弹簧对运动部件起到支撑作用，要求在工作过程保证运动部件的运动稳定性并控制运动部件的径向跳动。
SolidWorks_Simulation三维分析
须设置网格参数，直接生成横梁单元网格。右击 【网格】图标并选择【生成网格】，单击【确 定】。
7、运行算例
8、分析结果 （1）最高轴向和折弯应力：即最顶部/底部纤维处轴应力与折弯应力的和所形成 的最糟情形应力。从应力图中可看出，最大应力出现在集中力作用的截面，大小 为81.487Mpa，计算值为81.49Mpa，相对误差为0.004%。
四、练习
有一外伸梁受力如图所示，横截面为100×150mm的矩形，作出其弯矩图和剪力图。
受力图
力矩图 弯矩图
谢谢
B、右击【夹具】选择【固定几何体】， 在轴上选择右边【接榫】,选择【使用参考 几何体】，选择轴的端面为参考面，选中 沿基准面方向1和2，确保其值0，即限制 沿基准面方向1和2的自由度，保留轴向自 由度。
5、施加载荷 右击【外部载荷】并选择【力】，选择轴上
的【点1】，选择上视面作为参考方向，在力选 项下激活【垂直于基准面】，并输入3000N，选 中【反向】使力指向实体。
2)通过减少产品开发周期次数来缩短产品上市时间；
3)快速测试许多概念和情形，然后做出最终决定。
4) 根据得出的安全系数与实际情况，可调整材料牌号或减少零件材料，以 达到降低成本。
这样，我们就有更多的时间考虑新的设计，从而快速改进产品，减少 研发费用，降低产品成本。
三、SolidWorks Simulation 工程实例分析
-------轴的受力分析
1、手工计算 2、Simulation软件分析计算
轴的受力分析
有一根轴，直径D=50mm,支撑跨距L=1500mm, 受力3000N 如下图，材料 为45钢，弹性模量E=206GPa，屈服点σs=355MPa，泊松比0.27，密度 7890Kg/m3。
solidworks运动仿真案例
《SOLIDWORKS Simulation工程实例详解——静力、疲劳、优化》是2023年机械工业出版社出版 的图书，作者是张晔。
《SolidWorks机械设计经典实例》是机械工业出版社出版图书。
《SolidWorks2011机械设计完全实例教程》是2014年3月机械工业出版社出版的图书，作者是张 忠将。
《SOLIDWORKS Motion运动仿真教程（2020版）》是2020年机械工业出版社出版的图书，作者是 DS，SOLIDWORKS公司。
谢谢观看
左图表示了本步骤的内容，以图片内 容为准。
使用旋转命令绘制活塞零件，并保存 在与圆筒同一文件目录下
左图表示了本步骤的内容，以图片内 容为准。
新建装配，固定圆筒，再点击插入零 件，插入活塞
点击配合，选择活塞圆柱面与圆筒圆 柱面作为第一约束
点击配合，选择高级配合，点击距离 配合，选中活塞的下表面以及圆筒内 腔底面，作为配合面，并填入配合的 最大距离（25mm）、最小距离0，以 及起始的距离（10mm），限制活塞只 能再固定距离活动
左图表示了本步骤的内容，以图片内 容为准。
左图表示了本步骤的内容，以图片内 容为准。
点击计算，完成计算运动算例，此时 点击播放符号，运动仿真的动画效果 就出来了
最后，点击保存，将动画保存成.avi, 运动仿真就完成了
添加力的时候，使用直线弹簧可实现活塞来回运动，有兴趣的，可以试一试！
《SolidWorks2017ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ础与实例教程》是2020年2月机械工业出版社出版的图书，作者是段辉。
《SolidWorks Motion运动仿真教程》是2012年机械工业出版社出版的图书，作者是陈超祥、胡 其登。
《SolidWorks2017机械设计完全实例教程（第3版）》是2017年10月机械工业出版社出版的图书， 作者是张忠将。
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Simulation优化设计挑战
设计目的：采用Solidworks Simulation分析得出螺旋弹簧的压缩刚度，并对弹簧零件进行疲劳分析。
1. 打开名为“弹簧疲劳分析”的solidWorks零件
提示：为方便起见，夹具和外部载荷已经事先添加到弹簧两端的圆盘。
圆盘之间的距离对应于未压缩弹簧的当前长度。
2. 设定SolidWorks Simulation的选项
设定【单位系统】未【公制（Ⅰ）（MKS）】,【长度】单位为毫米，【应力】单位为N/m2（Pa）。
3. 创建一个名为“研究1”的【静态】算例。
4. 查看材料属性
材料属性（Alloy Steel）将直接从SolidWorks转移过来。
5. 应用固定约束
在图1所示的1号圆盘端面应用【固定几何体】的夹具。
2
图1.1 添加约束和载荷
6. 应用径向约束
在2号圆盘的圆柱面上添加一个高级夹具，约束圆
盘的径向位移。
该约束只允许弹簧沿轴向压缩或伸长，且只能绕纵
向轴转动，如图1.1所示。
7. 施加压力
对采用径向约束的圆盘端面添加98.066N的压力。
8. 划分网格并运行分析
使用【高】品质单元划分网格。
保持默认的【单元
大小】为2.8826365mm，【公差】为0.14413183mm。
显示x方向的位移。
9. 如图2所示，图解显示轴向位移结果为0.004mm。
轴线方向为x方向。
图1.2 添加夹具图解
图1.3 位移图解
计算得到的弹簧的轴向刚度为22.41N/m（k=f/x）
以下为对该弹簧零件的疲劳分析
首先生成一个新的疲劳算例，命名为“疲劳分析”。
1. 定义S-N曲线
(1) 在Simulation管理器中右键单击
“添加事件”，如图2.1所示。
，在弹出的菜单中选择
图2.1 选择“添加事件”
(2) 单击“添加事件”后，在弹出的管理器里根据图2.2添加事件。
使所加载的力值为98.066N，单击“确定”图标完成事件属性的设置。
图2-2 新添事件属性
(3) 定义S-N曲线
1) 在Simulation管理器中右键单击“spring copy”，在弹出的菜单中选择“应用/编辑疲劳数据”，如图2.3所示。
图2.3 选择“应用/编辑疲劳数据”
2) 右键单击“应用/编辑疲劳数据”后弹出“材料”属性管理器。
在“材料”
管理器中的“疲劳SN曲线”栏中按图2-4所示设置。
图2-4 定义疲劳S-N曲线
3) 单击图2-4中的“视图”按钮，系统显示出S-N曲线，图2-5所示。
如图2-5 S-N曲线
2. 划分网格
(1) 改变参数后需要重新生成网格。
在Simulation管理器中选择“弹簧疲劳分析”算例，右键单击“网格”文件，在弹出的菜单中选择“生成网格”，如图2-5所示。
这时系统会弹出一个警告信息：“重新网格化将删除算例的结果：研究1”，如图2-6所示。
单击“确定”按钮关闭信息窗。
图2.6 选择“生成”
图2.7 警告信息窗
(2) 单击“确定”按钮后弹出“网格”属性管理器，在“高级”选项里设定“雅
可比点”为“4点”，其他采用默认设置，再单击“确定”图标按钮完成网格参数设定。
系统进行网格化并显示网格化进展窗口。
3. 运行分析
(1) 重新网格化后需要重新运行分析。
单击Simulation工具栏上的“运行”图标，
(2) 单击“运行”图标后系统开始运行分析计算并弹出运行进度窗口。
在成功的
运行静态分析之后，Simulation将在管理器中生成“应力”、“位移”、“应变”、“变形”和“设计检查”五个文件夹
4. 进行疲劳分析
(1) 定义“研究2”项目属性
在Simulation管理器中右键单击“研究2”，在弹出的菜单中选择“属性”，如图2.8所示。
选择“属性”后系统弹出“疲劳”属性管理器，在“选项”标签中选择“恒定振幅事件交互作用”为“随意交互作用”，选择“计算交替应力的手段”为“对等应力（von Mises）”。
其他采用默认设置，如图2.9所示。
单击“确定”按钮完成属性定义。
图2.8 选择“属性”
图2.9 定义“疲劳”属性
(2) 定义结果选项
1) 在Simulation管理器中右键单击，在弹出的菜单中选择“定
义编辑”，如图2.10所示。
2) 选择“定义编辑”后系统弹出“结果选项”属性管理器，选择“疲劳计
算”为“整个模型”，如图2.11所示。
单击“确定”
结果选项定。
图标按钮完成
图2.10 选择“定义/编辑” 图2.11 “结果选项”属性管理器
(3) 运行疲劳研究分析
1) 在Simulation管理器中右键单击“研究2”，在弹出的菜单中选择“运
行”。
2) 单击“运行”图标有系统开始运行分析计算并弹出运行进度窗口。
在系统成功的运行疲劳分析之后，Simulation将在管理器中生成结果图解，如图2.12所示。
图2.12 生成结果图解
5. 生命图解和损坏图解
(1) 定义生命结果图解
1) 在Simulation管理器中右键单击图标，在弹出的菜单中
选择“定义疲劳图解”。
2) 单击“定义疲劳图解”后系统弹出“疲劳图解”属性管理器，在“显
示”栏中选择“生命”，如图2.13所示。
其他采用默认设置，单击“确定”按钮完成生命图解定义。
图2.13 “疲劳图解”属性管理器
(2) 显示生命图解
单击“确定”图标按钮后系统显示出生命图解，如图2.14所示。
从图解中可以看出，弹簧经过201310次拉伸后将出现疲劳。
图2.14 生命图解
(3) 显示损坏图解
1) 在Simulation管理器中右键单击“结果”文件夹内的“图解1”，在
弹出的菜单中选择“显示”，如图2.15所示。
、
图2.15 选择“显示”
2) 选择“显示”后系统显示出损坏图解，如图2.16所示。
从图解中可
以看出，经过事件后图中箭头所指的位置将会产生2.04%的损坏。
图2.16 损坏图解
(4) 定义安全系数结果图解
1) 在Simulation管理器中右键单击“结果”图标，在弹出的菜单中选择
“定义疲劳图解”。
2) 单击“定义疲劳图解”图标后系统弹出“疲劳图解”属性管理器，
在“显示”栏中选择“载荷因子”，如图2.17所示。
其他采用默认设置，单击“确定”图标按钮完成安全系数图解定义。
图2.17 “疲劳图解”属性管理器
(5) 显示安全系数图解
单击“确定”图标按钮后系统显示出安全系数图解，如图2.18所示。
从图解中可以看出，经过事件后的最小安全系数为2
图2.18 载荷因子图解。