强度分析.docx
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强度分析
强度分析:
提吊试验,在机柜正上方加载6000N的力
变形图
应力图
结论:
最大应力发生在地脚螺栓处,为1288Mpa远远大于材料规定的许用强度270—500Mpa,提吊点的最大应力为324Mpa小于材料规定的许用强度270—500Mpa。
显然地脚螺栓处的应力值过大,需要加厚地脚螺栓处的材料厚度以满足强度要求;提吊试验的最大变形量发生在提吊点,最大变形量为3.627mm,满足使用要求。
刚度分析:
1、在机柜的后面横柱施加均匀的载荷:
1000N
变形图
应力图
结论:
机柜的最大变形发生在机柜上部的梁上,最大变形量为48.59㎜;机柜的最大应力发生在地脚螺栓的连接处,最大应力为2479Mpa。
显然变形量已经超出了使用要求,强度也超出了使用要求。
2、在机柜的侧面纵柱施加均匀的载荷:
1000N
变形图
应力图
结论:
最大变形量发生在最上面的横柱上,最大变形量为64.16mm。
最大应力发生在地脚螺栓的连接处,最大应力为2726Mpa。
此刚度实验发生了过大变形量,应力也远远超出使用要求,产生这种结果的原因可能是地脚螺栓处的材料过薄;约束有问题;载荷不符合施加要求;本身模型的错误。
经过优化,对施加的载荷、约束、并通过改变地脚螺栓连接处的厚度,重新分析
1、强度分析(提吊试验)
变形图
应力图
结论:
最大变形量发生在机柜上方的梁上(红色区域),最大变形量为1.637mm(原来3.627mm)。
最大应力发生在地脚螺栓连接处与纵梁螺栓连接处,最大应力值为702.8Mpa(1288Mpa)。
相较于之前可以看出变形与应力都有了明显的减小。
但是最大应力值还是超出了材料的许用强度。
2、刚度优化
在机柜的后面横柱施加均匀的载荷:
1000N。
变形图
应力图
结论:
最大变形量发生在机柜的上端部分(红色区域),最大变形量为18.26mm(原来48.59mm)。
最大应力发生在地脚螺栓连接处与下横柱螺栓连接处,最大应力为2343Mpa(原来2343Mpa,但最大应力点发生了转移)。
最大变形量较于没改动之前有了明显的减小,最大应力有乱栓连接处转移到了新的部位,最大应力值出现新的极限值。
在机柜的侧面纵柱施加均匀的载荷:
1000N。
变形图
应力图
结论:
最大变形量发生在机柜的上端部分(红色区域),最大变形量为33.23mm(原来64.16mm)。
最大应力发生在地脚螺栓连接处与下横柱螺栓连接处,最大应力为1665Mpa(原来2726Mpa)。
最大变形量较于没改动之前有了明显的减小,最大应力有螺栓连接处转移到了新的部位,最大应力值出现新的极限值。
第二次优化:
目标函数:
最小体积
变量:
以发生最大应力的部件(横梁与侧门)的厚度作为设计变量
T-stress,初始值1.5,上下限0.01/4.0
T-stress1,初始值0.8,上下限0.1/4.0
创建响应:
volume,响应类型:
volume
T-stress,响应类型:
stress
T-stress1,响应类型:
stress
约束条件:
在两种加载条件下,出现最大应变的值不超过材料的许用强度500Mpa。
T-stress,上限值:
500,
T-stress1,上限值:
500,
结论:
侧门与横梁的厚度分别由原来的0.8mm、1.5mm变为了现在的4mm。
在机柜的后面横柱施加均匀的载荷:
1000N。
在机柜的侧面施加均匀的载荷:
1000N。
结论:
1、(横向加力)原来的极限应力单元在满足约束条件下应力值小于500Mpa,但是在别的单元上又出现新的应力极限点,而极限应力值有了明显的减小由原来的2343Mpa变为了1690Mpa。
2(侧向加力)原来的极限应力单元在满足约束条件下应力值小于500Mpa,但是在别的单元上又出现新的应力极限点,而极限应力值有了明显的减小由原来的2726Mpa变为了1215Mpa。
结论:
1、(横向加力)原来的变形有了明显的减小由原来的18.26mm变为了8.767mm。
2(侧向加力)原来的变形有了明显的减小由原来的33.23mm变为了2.382mm。
第三次优化:
目标函数:
最小体积
变量:
创建响应:
volume,响应类型:
volume
T-hl、T-zl、T-qm、T-hm、T-cm、T-dj、T-lz、响应类型:
stress
约束条件:
在两种加载条件下,出现最大应变的值都不超过材料的许用强度500Mpa。
T-hl、T-zl、T-qm、T-hm、T-cm、T-dj、T-lz,上限值都为500MPa。
结论:
经过13次迭代计算,各部件的厚度值如下
体积与质量如下表所示:
最初的体积与质量:
体积增加了58.42%。
刚度校核:
在机柜的后面横柱施加均匀的载荷:
1000N。
结论:
在横向载荷下,机柜的最大变形量发生在图示红色区域,为4.169mm;机柜的最大应力发生在地脚螺栓连接与侧门连接处,最大应力值为498.2Mpa。
机柜的变形在允许的范围内,机柜的最大应力也小于材料的许用应力值,机柜满足使用要求。
在机柜的侧面施加均匀的载荷:
1000N。
结论:
在纵向载荷下,机柜的最大变形量发生在图示红色区域,为1.098mm;机柜的最大应力发生在地脚螺栓连接处,最大应力值为502.6Mpa。
机柜的变形在允许的范围内,机柜的最大应力也小于材料的许用应力值,机柜满足使用要求。
此次试验可得出,机柜满足刚度试验的要求。
强度校核(提吊试验):
结论:
机柜的最大变形量为4.201mm,变形主要发生在前门上;机柜的最大应力为186.3Mpa,发生应力的主要部位在螺栓连接处。
强度试验表明,机柜的强度满足使用要求。
第四次优化:
目标函数:
最小体积
变量:
创建响应:
volume,响应类型:
volume
T-hl、T-zl、T-qm、T-hm、T-cm、T-dj、T-lz、响应类型:
stress
约束条件:
在三种加载条件下,出现最大应变的值都不超过材料的许用强度500Mpa。
T-hl、T-zl、T-qm、T-hm、T-cm、T-dj、T-lz,上限值都为500MPa。
结论:
经过13次迭代计算,各部件的厚度值如下
体积与质量如下表所示:
最初的体积与质量:
体积增加了75.91%。
刚度校核:
在机柜的后面横柱施加均匀的载荷:
1000N。
结论:
在横向载荷下,机柜的最大变形量发生在图示红色区域,为3.003mm;机柜的最大应力发生在地脚螺栓连接与侧门连接处,最大应力值为499.1Mpa。
机柜的变形在允许的范围内,机柜的最大应力也小于材料的许用应力值,机柜满足使用要求。
在机柜的侧面施加均匀的载荷:
1000N。
结论:
在纵向载荷下,机柜的最大变形量发生在图示红色区域,为9.538mm;机柜的最大应力发生在地脚螺栓连接处,最大应力值为502.1Mpa。
机柜的变形在允许的范围内,机柜的最大应力也小于材料的许用应力值,机柜满足使用要求。
此次试验可得出,机柜满足刚度试验的要求。
强度校核(提吊试验):
结论:
机柜的最大变形量为8.426mm,变形主要发生在前门上;机柜的最大应力为212.5Mpa,发生应力的主要部位在螺栓连接处。
强度试验表明,机柜的强度满足使用要求。
灵敏度分析:
(单位Hz/mm)
T-HL
T-ZL
T-QM
T-HM
T-CM
T-DJ
T-LZ
-8.7281E-03
-4.3669E-03
1.6063E+00
-1.3613E-02
-1.5776E-02
-2.7295E-03
6.5566E-03
有上表分析结果可知:
(1)前门板厚的增加对机柜的一阶频率影响最大,即前门板厚每增加1mm,机柜的一阶频率增加1.6063Hz。
(2)表中的负号表示,板厚的增加反而会降低机柜的一阶频率,但影响幅度都比较小。