压缩弹簧用于各种各样的行业，尽管使用了悠久的历史，但它们的设计可能令人惊讶地具有挑战性。为了使设计弹簧更简单地设计，Imalst使用ComsolMultiphysics®软件中的应用程序构建器开发了一个模拟应用程序，以基于严格的有限元分析提供基本的设计信息。188金宝搏优惠
使用模拟应用程序自动化螺旋弹簧设计
从医疗设备到汽车和飞机，从玩具和消费产品到工业产品，几乎每个行业都使用螺旋弹簧。每个工程师都熟悉“普通”螺旋弹簧 - 实际上，您可能在工程培训期间必须设计一个。
螺旋弹簧的一个例子。
尽管使用了几个世纪的螺旋弹簧，但螺旋弹簧的设计还是很复杂的。这种设计复杂性来自春季需求的交集，其中可能包括几何限制，必要的刚度，材料选择，所需的寿命和成本。在某些情况下，满足所有要求的弹簧不存在：设计问题“过度约束”。
考虑到这种复杂性非常工程Coms188金宝搏优惠ol认证顾问，已经开发了一个模拟应用程序或应用程序，该应用程序使春季设计任务变得更加容易，从而基于预包装应用程序中的严格有限元分析提供了基本的设计信息。
螺旋弹簧设计应用程序的基础知识
如下所示，非常算出的应用程序允许设计师输入外径，长度，电线厚度和转弯数的弹簧几何形状。应用程序用户可以指定材料属性，也可以从下拉菜单中选择通用材料的菜单。还可以添加最大允许应力，以提供对失败的载荷周期的近似估计。然后，用户选择网格密度并计算弹簧属性。该应用程序计算弹簧的响应，直到完全压缩或最终的拉伸应力（首先发生）。
输入界面允许指定弹簧几何和材料特性。
为应用程序添加复杂性
该应用程序可以分析常见的春季几何形状，包括弹簧末端不同直径的圆锥形弹簧。创建了三个版本：
- 版本1要求弹簧纯粹是螺旋的（即，开放的末端）
- 版本2允许扁平（或封闭）的末端，其中弹簧的末端平行于平坦
- 版本3是一个“轻”版本，用于简化纯螺旋弹簧的线性分析
示例几何形状如下所示。前两个版本是相同的，除了弹簧端类型以及对封闭弹簧建模所需的自我接触。由于弹簧线圈内建模自动接触的复杂性，闭合弹簧应用程序的运行时间大约是打开端的版本大约长的五倍。
允许的几何形状的示例包括圆锥形弹簧（封闭式末端显示为左侧，未显示开口的末端）；螺旋弹簧，末端开放（中间）；和螺旋弹簧，截止末端（右）。
该应用程序的两个版本1和2自动运行四个分析：
- 特征频率
- 线性压缩
- 非线性压缩
- 屈曲
与这些“标准”应用程序相比，“光”版本仅对弹簧进行简化的线性分析，从而减少了计算时间，但限制了输出的数量。下面列出的输出和图是两个标准版本。
春季应用程序输出
该应用程序估计了许多春季属性，包括：
- 春季常数
- 基于分析公式的春季常数以进行比较
- 直径膨胀
- 春季质量
- 第一，第二和第三固体频率
- 屈曲负荷
- 最大负载
- 最大排量到完全压缩
- 最大本金和冯·米塞斯（Von Mises）压力
- 比较分析应力预测
- 基于分析公式的估计循环失败
该应用程序生成以下图：
- 第一，第二和第三振动模式
- 春季变形
- 冯·米塞斯（Von Mises）压力轮廓
- 负载与压缩曲线
- 直径膨胀与压缩曲线
- 最大von mises应力与压缩曲线
计算出的春季特性和von mises应力轮廓。
计算出的春季特性。
观看该应用程序上的简短视频介绍alyst的LinkedIn页面。
应用的价值
螺旋弹簧应用程序提供的值或图都不是特别难以计算或估计。但是，该应用程序提供了灵活且易于使用（但严格）的有限元分析的值，该分析捕获了手册计算不容易估计的几何形状，同时提供了与每个分析的几何形状和材料相关的大量工程值。因此，设计师的工作变得简单得多。
Insulst Engineering为客户开发了针对客户进行困难但经常需要的分析的应用程序，这些应用需要在其他地方更好地使用工程资源。这个Helical Spring应用程序提供了一个简单的示例，说明了如何在Comsol Multiphysics中使用应用程序构建器的功能，可以使工程设计变得直接而清晰。188金宝搏优惠
关于作者
Riccardo Vietri是Insuyst Engineering的工程师。Vietri先生拥有哈佛大学的机械工程学士学位。他的经验包括各种机械测试，原型制作，建模，仿真和产品开发。他的研究涉及用于平流层科学气球实验（SCOPEX）的复合飞行平台的原型制造和制造，包括对有效载荷的动态负载建模，定制复合材料的设计在有效载荷着陆期间的稳定性以及各种构造的构建专门的固定装置，以执行自定义的复合组装测试和材料表征。
Vietri先生在使用ComsolMultiphysics®软件，Abaqus®和SolidWorks®的有限元分析，模拟和3D建模方面具有专业知识。188金宝搏优惠
Abaqus是DassaultSystèmesSimuliaCorp的注册商标。SolidWorks是DassaultSystèmes的注册商标或美国和/或其他国家/地区的子公司。
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