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SolidWorks软件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。

1.1 给弹簧赋予材料

在SolidWorks中进入COSMOSWorks模块，建立一静态研究。在弹簧特征管理器中右击选择“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。

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，在另一端的圆盘圆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。

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管理器中右键单击“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。

由图4可知弹簧在承受1N的压力下进行静态分析所受的最大应力为2.418E+006 ，最小应力3.422E+001 ，材料的屈服应力为6.204E+008 ，从而可以推断该弹簧装置在当前施加的压力下其结构强度是可靠的。图5可知弹簧装置最大位移变形为0.05786 。应变图解如图6所示。

假如在弹簧装置的其它参数不变，在其一端面所施加的力有所变化，观看其最大应力变化情况，力的变化情况如下表所示：

在COSMOSWorks管理器中改变弹簧装置端面受力大小，观看其最大应力变化情况，最大应力变化情况如表2所示：

根据表2弹簧装置最大应力随端面受力变化情况可以绘出压力-应力关系图表，如图7所示。

2 结束语

嵌入在SolidWorks中的有限元分析软件COSMOSWorks，工程师们可以根据该有限元软件对产品进行应力分析、应变分析、变形分析、热力分析、优化设计、线性和非线性分析等。使用COSMOSWorks有限元分析软件，产品设计研发者可以极大地缩短产品的设计周期，降低了测试成本，提高了产品质量。本文通过对该弹簧装置进行有限元分析可知，对弹簧施加1N的负荷，弹簧的结构强度是可靠的。