環(huán)形彈簧力學(xué)性能分析.pdf

1、環(huán)形彈簧由帶有多個(gè)帶有內(nèi)錐面的外圓環(huán)和帶有外錐面的內(nèi)圓環(huán)配合組成的一種壓縮型彈簧。環(huán)形彈簧的緩沖減振能力很強(qiáng),常用于空間尺寸受限制而又要求吸收大量能量,以及需要相當(dāng)衰減力及要求強(qiáng)力緩沖的場(chǎng)合。目前,環(huán)形彈簧的應(yīng)力計(jì)算公式是根據(jù)材料力學(xué)和彈性力學(xué)推導(dǎo)出來(lái)的,隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和有限元理論的完善,有限元法在解決彈簧力學(xué)特性上發(fā)揮重要作用,通過(guò)有限元可以分析環(huán)形彈簧的力學(xué)性能,為環(huán)形彈簧的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供新的思路,對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)作用。本文

2、研究成果主要包括以下幾點(diǎn):
　　(1)通過(guò)對(duì)環(huán)形彈簧建立有限元模型,分析計(jì)算出了內(nèi)圓環(huán)的內(nèi)表面應(yīng)力為環(huán)形彈簧的最大應(yīng)力,外圓環(huán)的外表面應(yīng)力為最小應(yīng)力。比較有限元計(jì)算和公式計(jì)算結(jié)果,得出環(huán)形彈簧內(nèi)圓環(huán)的有限元計(jì)算和公式計(jì)算結(jié)果比值大約在1.2倍,外圓環(huán)的有限元計(jì)算和公式計(jì)算結(jié)果比值大約在0.9倍。有限元計(jì)算方法為環(huán)形彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算提供數(shù)據(jù)參考,并且補(bǔ)充了環(huán)形彈簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)及環(huán)形彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)薦用值。
　　(2)根據(jù)有限元計(jì)算的環(huán)形

3、彈簧應(yīng)力分布情況,確定疲勞危險(xiǎn)區(qū)在環(huán)形彈簧的內(nèi)圓環(huán)的內(nèi)表面中下側(cè),利用制造環(huán)形彈簧材料合金鋼的S-N曲線(xiàn),并通過(guò)ANSYS疲勞分析模塊建立一組接觸對(duì)的疲勞分析模型,在給定得循環(huán)次數(shù)次下,分析得到不同的位移荷載下危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù),計(jì)算出環(huán)形彈簧疲勞壽命。
　　(3)通過(guò)運(yùn)用MATLAB語(yǔ)言建立環(huán)形彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型,并且將環(huán)形彈簧的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量,體積小(質(zhì)量小)作為目標(biāo)函數(shù),強(qiáng)度、剛度等要求作為約束條件,在滿(mǎn)足給