基于abaqus的花盆架关键结构强度的数值模拟研究

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1、基于Abaqus的花盆架关键结构强度的数值模拟研宄OnNumericalSimulationoftheKeyStructuralStrengthofPotRacksBasedonAbaqus何欣兴HEXin-xing曰周瑞丽ZHOURui-li(台州职业技术学院，台州318000)(TaizhouVocationalandTechnicalCollege，Taizhou318000,China)摘要院建立两种典型花盆架有限元模型，运用Abaqus进行数值模拟，对比两种结构形式的数值模拟结果，选择最优方案。对

2、花盆架及其他支架类家用机械的优化设计提供理论指导和经验借鉴。Abstract:Thispaperestablishestwotypicalfiniteelementmodelsofpotracks,usesAbaqusfornumericalsimulation,comparesnumericalsimulationresultsofthetwostructuralformsandselectsthebestprogram,providingtheoryandexperiencefortheoptimiza

3、tiondesignofthepotracksandotherhouseholdmachinery.关键词院Abaqus；花盆架；结构强度；数值模拟Keywords:Abaqus；potracks；structuralstrength；numericalsimulation中图分类号院N032文献标识码院A文章编号院1006-4311(2014)25-0295-020引言目前，市场上花盆架种类繁多，结构形式五花八门。对花盆架的设计侧重于外观及结构创新，对架体木身结构强度分析研究较少，这就导致所设计的花盆结构

4、强度无法保证，疲劳失效较快，甚至出现花盆脱落砸伤等危险。为解决目前花盆架设计中存在的问题，选择市场上主流的圆环型多层花盆架为研究对象，对其进行主要结构强度的数值模拟研究，为优化设计提供指导和依据。有限元分析技术摒弃了传统结构设计的被动校核方法，且能够在最短的时间内寻求最佳设计方案,在很大程度上减少了设计成木和设计周期，目前已经应用到各机械行业结构优化设计中［1］。木研究以Hypermesh作为前处理软件，对花盆架盆托等关键结构进行几何模型处理和网格划分。在处理几何模型和网格的效率和质量方面，Hypermes

5、h具有很好的速度，迢应性和可定制性，并且模型规模没有软件限制［2】。经前处理后的模型，导入Abaqus,以Abaqus作为计算平台，进行数值模拟分析。Abaqus是一套功能强大的工程模拟有限元软件，苏解决问题的范围从相对简单的线性问题到复杂的非线性问题［3】。1模型处理两种结构的圆环型多层花盆架原始几何模型如图1、图2所示，两种结构花盆均采用多层形式布置，区别在于每层各盆托与承载肋连接形式不冋。结构一中承载肋圆周均布，承载肋一端采用焊接形式，与中心柱刚性连接，另一端连接在两盆托外侧承载圈中间位置。结构二中承

6、载肋一端与套在中心柱上的盆托内侧承载圈刚性连接，另一端直接与每个盆托接触。两种结构强度差别主要在各层托架处，结构一将载荷直接作用在中心柱上，而结构二直接作用在内侧承载圈上。因此，本次分析的重点关注部位为托架，托架各层受力形式相当，每种结构任取一层托架进行数值模拟分析，对其他分析非重点关注位置予以简化。2边界条件将两种结构分析用几何模型运用Hypermesh进行网格划分和相关边界条件设置，得到两种结构的奋限元模型，如图3、图4所示。托架中心位置施加位移限制约束，模拟结构一托架中心柱及结构二托架内侧承载圈对花盆

7、支架的支撑及位移限制约束；以每个花盆重2.5kg给花盆托圈施加集中载荷，并采用耦合边界条件将这些集中载荷均布于每个花盆托圈边缘，以模拟各个花盆对花盆架的重力作用；两种结构的划分支架材料均采用45#钢，该材料各性能参数主要包括密度7.85E-9ton/mm3;弹性模量2.05E5MPa;泊松比0.29;屈服强度355MPa;抗拉强度极限600MPa;失效位变0.016mm/mm。3分析结果结构一、结构二施加前述相同边界条件，经计算，得到等效应力、最大主应力分布云图如图5-8所示，沿中心柱轴线方向变形云图如图9

8、、图10所由以上分析结果可知，结构一应力较人的区域主要集中在均布承载肋与托架中心柱，以及均布承载肋与托架外侧承载圈连接位置（如图5,图7所示），这些位置应力以拉成力为主（如图7所示）；结构2的应力主要集中于均布承载肋与内侧承载圈，以及均布承载肋与各盆托连接位置，（如图6,图8所示），这些区域应力也以拉应力为主（如图8所示）。图6-8显示两种结构最大砬力均为180MPa，结构一达180MPa砬力区域呈点状分布，其余