基于COSMOSWorks的弹簧零件静态分析

0 引言

    随着信息技术在各领域的迅速渗透，CAD/CAM/CAE技术已经得到了广泛的应用，从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式，对推动现有企业的技术改造、带动整个产业结构的变革、发展新兴技术、促进经济增长都具有十分重要的意义。在各种行业中为了缩短产品的设计周期，降低其成本，提高产品质量，产品设计研发人员正广泛使用计算机辅助工程CAE。在CAE技术中，有限元法是运用最成功、最广泛的一种数值方法。

    本文中首先运用对该弹簧进行实体建模，如图1所示。然后通过有限元分析软件COSMOSWorks对该弹簧进行受力分析，分析其在压力一定的情况下弹簧零件的变形、压力变化情况，以达到对弹簧零件施加合适的负荷。

1 弹簧零件静态分析

    弹簧原结构见图1所示，弹簧不好固定也不好加负荷，所以用两个圆盘加在弹簧的两端。

    图1 弹簧模型

    1.1 给弹簧赋予材料

    在中进入COSMOSWorks模块，建立一静态研究。在弹簧特征管理器中有击选择“应用材料到所有实体”，在材料对话框中选择弹簧材料为合金钢，其主要性能见图2。

    图2 合金钢材料属性

    1.2 约束弹簧、给弹簧加负荷并划分网格

    如图3所示，固定弹簧一端圆盘的底面，在另一端的圆盘网柱面上加上径向约束，再在圆盘的顶面施加1N的力。网格划分就是将几何体剖分成形状简单且相对小的实体，是一种离散化的过程。这些实体被称为有限单元。单元数量是有限的，它们并不是无限的小，而是与整个模型的尺寸相比适度的小。

    图3 生成网格后的弹簧模型     1.3 运行并观察分析结果

    对弹簧一系列参数设置完成之后，在COSMOSWorks管理器中有键单击“算例1”，选择“运行”，在成功的运行静态分析之后，COSMOSWorks在管理器中生成“应力”、“位移”、“应变”图标。点击其一将显示相应的图解，如图4、图5、图6所示。

    图4 应力图解

    图5 位移图解