圆柱螺旋弹簧的参数化建模及其疲劳分析

袁建梅，刘兵

（江苏省盐南中等专业学校，江苏 盐城 224041）

1 建 模

通过Pro/E的参数化功能设定四个弹簧参数，分别是钢丝直径、弹簧外径、弹簧自由长度和有效圈数，再设定这四个参数的初始值分别为：3、30、105和15。然后通过Pro/E的建模功能进行参数化建模。Pro/E 中提供了很好的弹簧建模功能-螺旋扫描，通过该功能可以建立非常标准的圆柱螺旋弹簧。在建模的过程中通过已定义参数对其进行约束可以达到参数化建模的效果，建好的模型如图1所示。若想要得到其它型号的弹簧可以通过再生功能修改参数可以立即得到所要模型，如图2所示。

图1 有限元模型

图2 参数修改

2 导入到ANSYS Workbench

ANSYS Workbench 提供了与CAD 软件及设计流程之间的无与伦比的整合性，从而发挥CAE 对设计流程最大限度的贡献。最新的ANSYS Workbench 使用接口，可与Pro/E 系统的实体及曲面模型双向连接，极大地提高了Pro/E 文件的导入成功率。当Pro/E 模型变化时，不需要对所施加的负载和支撑重新定义，这意味着通过ANSYS Workbench的参数化管理可以方便地控制Pro/E 模型的参数，从而提高设计效率。

导入方法可以将模型保存为通用格式IGES，然后用ANSYS Workbench 载入。更好的方法是将ANSYS Workbench的启动命令集成到Pro/E的菜单里面，模型建好后，单击Pro/E 菜单中的启动ANSYS Workbench 命令，模型就会自动载入到ANSYS Workbench 里面，无需转化，而且可以很好地利用Pro/E和ANSYS Workbench的双向相关性。

3 划分网格

（1）材料选择及其属性设置

在模型树中选择弹簧的材料为Structural Steel，即结构钢，然后在划分网格选项卡中设置relevance 值为100。（2）单击Mesh Control，选择method，然后选择弹簧模型，进行网格划分，划分网格的结果如图3所示。……