基于ANSYS的多股螺旋弹簧有限元分析.pdf

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1、·51·基于ANSYS的多股螺旋弹簧有限元分析张晓峰，雷松(1．重庆广播电视大学，重庆400052；2．重庆大学机械工程学院，重庆400044)摘要：简单分析多股螺旋弹簧的基本特性。以三股钢丝的多股螺旋弹簧为例，通过有限单元与接触单元的选取和网格的划分，建立多股螺旋弹簧有限元模型。然后对其进行静态受力分析和动态分析计算，分析冲击载荷质量和速度对多股螺旋弹簧性能的影响。结果表明多股螺旋弹簧在动态系统中具有内部振动波，并可能在中间产生并圈现象，为多股螺旋弹蓑设诗提侠弋像撬关键词：多股螺旋弹簧有限元静态动态中图

2、分类号：TH135文献标识码：A文章编号：1002-6886(2011)02-0051—03FiniteElementAnalysforStrandedWireHelicalSpringsBasedonANSYSZHANGXiaofeng，LEISongAbstract：ItissimplyanalyzedforthebasiccharacteristicsofstrandedwirehelicalsI．Asanexampleofthreestrandedwirehelicalsprings，theirf

3、initeelementandcontactelementisselectedandmeshed，andthefiniteelementmodelisestablished．Undertheinfluenceofthequalityofimpactloadandvelocityforstrandedwirehelicalsprings，thecalculationofstaticstressanddynamicanalysisareaccomplished．Theresultsshowthatthereh

4、aveaninternalvibrationwavesinadynamicsystemandancombinedcirclephenome—non．Theyprovidesagistfordesignofs~andedwirehelicalsprings．Keywords：strandedwirehelicalsprings；finiteelement；static；dynamic进行静态受力分析外，还需要有针对动态应用的动态受力0前言分析计算，才满足弹簧的动态性能要求。多股螺旋弹簧是由几股钢丝拧成钢索(

5、通常由2—71有限元模型的建立股0．4inln～3n3n3的碳素弹簧钢丝缠绕而成)缠绕而成的一种新型圆柱状螺旋弹簧。它与同截面材料的普通螺旋1．1几何模型的建立和导入弹簧相比，具有较高的强度，吸振减振性能优越。多股螺ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于旋弹簧工作时主要承受冲击载荷，由于各股钢丝之间的摩一体的大型通用有限元分擦和阻尼作用，其性能约为单股螺旋弹簧在相同载荷条件析软件，由世界上最大的下的3～4倍。多股螺旋弹簧在航空发动机的气门弹有限元分析软件公司之一簧、大口径自动武器(自动火炮等

6、)的复进弹簧等领域都的美国ANSYS开发，软件具有重要的应用价值，成为其中的关键零件。功能强大，内含结构静力目前，关于多股螺旋弹簧三维实体模型的建模方法分析、结构动力学分析、结有了一定深度的研究“，同时对多股螺旋弹簧加工的数构非线性分析、动力学分控机床也有一定的研究。但是对多股螺旋弹簧进行精析等高级功能。确计算和分析是相当困难的，这是由于多股螺旋弹簧结构多股螺旋弹簧的几何图1导入后的实体模型复杂、结构参数众多，除非采用有限元的方法。而关于多模型参数如表1所示。导股螺旋弹簧的有限元分析，却没有文献研究。按现

7、有手入ANSYS后的模型如图1所示。册和文献[7]的解析计算和分析方法，实测结果最大误表1多股螺旋弹簧结构参数差可达到40％。本文应用虚拟样机软件系统，以某企业的多股螺旋弹簧为实例，进行多股螺旋弹簧的有限元建模分析。主要分析冲击载荷质量和速度对多股螺旋弹簧j生能的影响，除·52·1．2有限单元与接触单元的选取2静态受力分析ANSYS软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料，包括板、梁、壳、体单元等。为保证接触的收敛，最大渗透率取0．2，初始容许的多股螺旋弹簧在实际工作过程中，基本上

8、只发生xyz方向渗透范围PMIN和PMAX分别为0．0005和0．001。多股的位移，所以现在选取实体单元Solid92来对多股螺旋弹螺旋弹簧钢丝是通过接触的出现来约束剐体的运动，但在簧钢丝进行离散来模拟其实际工况，钢丝与钢丝之间的面建模中难以保证在初始几何体中，接触对是接触的，因此一面接触采用Targel70和Conta174单-成接触对。接触环实常数ICONT取一0．032，打开自动时间步，使用二Solid92是具有10节