XXX箱体有限元强度计算.docVIP

XXXX 箱体强度计算报告 1 建立有限元模型 1.1 三维模型的建立 在ANSYS Workbench中建立单个箱体的三维模型。其中为了计算方便，忽略螺栓、支撑板以及板材上的孔等结构；忽略各个模型的倒角、倒圆、拼接扣等不必要的结构。模型如图1所示。 图1 箱体的力学计算模型 1.2 模型的力学性能参数 设置箱体的覆盖件板材为铝合金，支撑板为铸铝，其力学性能参数如图2 所示。 图2铝合金、铸铝的材料力学性能 1.3 模型的网格划分 板材覆盖件设置为计算精度较高的结构化网格，而支撑件设置为有利于计算结果收敛的非结构化网格。控制网格划分的相关度：Relevance=100，控制网格尺寸大小为：Sizing=50mm。网格划分结果如图3所示，其中网格的节点数为：139874，单元数为：67670。 图3 网格划分结果 1.3 约束与载荷 根据技术协议对箱体结构要求：允许承受的均匀载荷为每延米1000N，在此载荷作用下不得产生塑性变形，箱体允许的最大集中载荷为850N（作用于最大跨度的对称中心处），最大相对挠度（跨度中心相对于箱体面挠度之差）不大于5mm。 由于支撑件固定于车厢的侧壁上，所以设置支撑件的固定孔为固定约束。箱体的上方由四个点固定于车厢的上壁，所以设置该位置Z轴的位移为0。箱体的载物面的面积约为1平方米，根据技术要求，设置该面上的均布力为1000N，如图4所示。 图4 箱体受均布载荷示意图 同样根据技术要求，设置在支撑件中间的位置（跨距中心）设置集中载荷为850N，其余约束同上，如图5所示。 图5 箱体受集中载荷示意图 2 计算结果分析 2.1 箱体承受均布载荷 如图6、7为箱体整体变形与应力云图 图6 箱体变形云图 图7 箱体应力云图 如图8、9所示，为侧面支撑件的变形与应力云图 图8 侧面支撑件的变形云图 图9 侧面支撑件的应力云图 如图10、11所示，为中间支撑件的变形与应力云图 图10 中间支撑件的变形云图 图11中间支撑件的应力云图 2.2 箱体承受集中载荷 图12 箱体变形云图 图13 箱体应力云图 图14 侧面支撑件的变形云图 图15 侧面支撑件的应力云图 图16 中间支撑件的变形云图 图17 中间支撑件的应力云图 2.3 分析 经以上计算，得出以下结果图表1所示。 表1 箱体强度分析计算结果 箱体强度分析 均布载荷 集中载荷 整体变形 0.14755mm 0.20394mm 整体应力 5.475MPa 8.3798MPa 侧面支撑件变形 0.021419mm 0.030065mm 侧面支撑件应力 5.3718MPa 7.3092MPa 中间支撑件变形 0.14755mm 0.11935mm 中间支撑件应力 3.9105MPa 3.222MPa 3 结论 由以上结果可以得出，在承受1000N的均布载荷时，箱体的最大变形为0.14755mm，最大应力为5.475MPa；在承受850N的集中载荷时，箱体的最大变形为0.20394mm，最大应力为8.3798MPa。可见，在承受集中载荷时箱体的变形量比承受均布载荷时的变形量大，且应力也大。 不论是均布载荷还是集中载荷，侧面支撑件的应力均比中间支撑件的应力大；中间支撑件的变形比侧面支撑件的变形大。 根据技术要求，在以上载荷情况下，XXXX 箱体的最大相对挠度不大于5mm；应力不大于材料的屈服极限。所以本结构设计安全、合理，符合技术要求。