在Ansys中建立压力表弹簧管的几何模型,对模型进行受力分析，得到压力表弹簧管在工作状态下的受力云图和位移云图。从云图中可得压力表 最大受力处和最大位移处。对弹簧管进行模态分析，得到弹簧管加载前的固有频率，仿真的结果符合实际情况并且为压力表的设计与优化提供了参考。

压力表是一种用于气体、液体和蒸汽的压力测量。 其工作原理是利用弹性敏感元件在压力作用下产生弹性 形变，其形变量的大小与作用的压力成一定的线性关系， 在通过传动结构放大,最后利用指针在分度盘上指示出 来。压力表按照弹性敏感元件的不同可分为:弹簧管式、 膜盒式、膜片式盒和波纹管式，本文以最常见的弹簧管式 压力表作为研究对象。

1.模型的建立

为了研究的简便在Ansys中建立弹簧管的横截面模 型，其中模型的角度为270°，横截面的内半径为55mm， 弹簧管的厚度为1.2mm。

2.有限元仿真

定义单元类型为planel82单元,弹性模量2. lell, 泊松比为0.3，压力表的弹簧管承受4MPa的压力。模型 建立后采用智能网格划分的方式,为了将网格划分的更 加精细，采用智能等级数为2。同时将弹簧管的底部定 义为完全约束的条件，其模型如图1所示：

3.结果分析

压力表的在受到外加压力的情况下，弹簧管的半径 比没有施加作用力的情况下的半径增大，其变化的云图 如图2所示：

根据图3，图4在受到4MPa的外加作用力的情况 下，主要应力集中在弹簧管的圆拱处的两侧部分，其最大 应力

为10900MPa。同时弹簧管的最大位移主要集中在 弹簧管的自由端附近，其最大位移为11. 39mm。

根据系统动力学原理，具有n个自由度的离散化结 构的振动方程为：

M'x ⑴ + Cx (t) +Kx(t) =0 M—结构的质量矩阵;C一结构的阻尼矩阵;/i：一结构 的刚度矩阵。

设其结为：{*} = {<?}#;

则其特征方程为:|[A：]-w2[M] 1=0 w—模态的固有频率;{中}一固有频率对应的模态的 振型矢量（特征矢量）。

运用Ansys软件进行模态分析求解，定义压力表弹 簧管的密度为7850,其它相关参数与前述参数一致，共提 取前5阶模态频率。其计算结果和对应阵型如表1所示。

分析弹簧管的固有频率可以发现，弹簧管的振动存在 半径内和Y方向的这两种，这也与实际情况是相吻合的。

4.结论

在Ansys中建立压力表弹簧管的几何模型，，然后通 过Ansys对压力表弹簧管进行对应的材料赋值，再对压 力表的弹簧管进行有限元分析，从而得到弹簧管在受力 情况下的应力云图、位移云图。对压力表弹簧管进行加 载前的模态分析，可获得其前五阶的固有频率。弹簧管 的模态分析结果可以对弹簧管和压力仪表的减震设计提 供了参考依据。