ANSYS仿真彈簧壽命的案例
基于ANSYS及nCode的彈簧動力學及疲勞壽命仿真分析 ￥249
螺旋彈簧作為高壓開關操作機構的一種能量介質，是高壓開關的一個重要的零部件。如果螺旋彈簧在高壓開關全生命周期30年的過程中，出現疲勞失效，會嚴重影響高壓開關的通斷性能，甚至威脅整個電力系統的安全。而彈簧在反復載荷的作用下，其破壞形式主要是疲勞斷裂。疲勞破壞的過程往往是裂紋的成核心、形成、擴展，直到產生突發性的脆斷。因此利用仿真軟件對彈簧的危險點及疲勞壽命進行研究、預測及估算，進而適時對其進行更換，對于提高高壓開關及電力系統的可靠性，具有重要的作用。
本案例基于螺旋彈簧的CAD模型，利用ANSYS及nCode軟件，對螺旋彈簧的進行瞬態動力學分析及疲勞壽命仿真，對于相關從業者及其他行業類似問題具有一定的幫助及指導意義。
仿真過程：
CAD及CAE模型準備
2. 設置邊界條件及瞬態動力學分析
3. 疲勞壽命設置及計算
展開 hyperworks鋼板彈簧六面體網格劃分、自由和夾緊剛度及疲勞壽命仿真分析
鋼板彈簧作為彈性元件，一般用在大型貨車或者小型商用車上，其目的是為了緩和路面激勵對駕駛室的沖擊。
鋼板彈簧最主要的參數是其剛度，我們可以使用hyperworks軟件，對鋼板彈簧進行六面體網格劃分
并在板簧片與片之間設置接觸，然后對板簧的自由剛度和夾緊剛度進行仿真計算
編輯
該板簧的自由剛度為33.46N/mm；
該板簧的夾緊剛度為44.9N/mm；
板簧的疲勞應力為1165Mpa；
板簧的疲勞壽命為12.28萬次。
具體的仿真操作步驟：https://weike.fm/XW6rR1c20f
展開 hypermesh-ansys聯合仿真之彈簧單元2 ￥1
圖1
壓縮機是空調主要的振動元器件，壓縮機主體通過底部的若干個橡膠腳墊安裝在壓縮機安裝框架上，壓縮機的振動主要通過兩個路徑傳遞給空調框架：1.通過橡膠墊傳遞給壓縮機安裝架然后進一步傳遞給整機；2.通過壓縮機的吸排氣管傳遞給整機。需要平衡兩個路徑，來平衡整機振動和管路振動，傳遞給管路振動能力較多時會增加管路泄漏的概率。
hypermesh-ansys聯合仿真之彈簧單元1
圖10 建立左側節點約束
圖11 建立右側節點約束
完成上述過程之后就建立了x方向單自由度彈簧質量系統，下面輸出ANSYS求解器的CDB文件，導入ANSYS-APDL進行求解模態，因為只有x方向自由度，所以只有一階固有頻率，通過理論計算公式可知固有頻率f=(k/m)^0.5/2π=15.915.
導入ANSYS求解發現求解得到的固有頻率與理論值一樣。
圖12 ANSYS固有頻率求解結果
基于ANSYS/LS-DYNA非線性彈簧振子仿真
生成K文件
參考文獻：
[1] 基于ANSYS的非線性彈簧振子動力學仿真
[2] ANSYS14.5/LS-DYNA非線性有限元分析實例指導教程
來源：CAE學習
