有限元分析报告-空调支架

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1、实用标准文案深圳大学考试答题纸(以论文、报告等形式考核专用)二○一三～二○一四学年度第1学期课程编号2311122102课程名称有限元分析方法主讲教师龚峰评分学号2011110268姓名朱志强专业年级机械设计制造及其自动化02教师评语：题目：空调支架的静力分析与屈曲分析空调支架的静力分析与屈曲分析【摘要】“空调支架失效，致使坠落伤人”事件频发，引起了社会的极大响应，整个行业也对“空调支架”充满了许多期许。究其根源，社会众说纷纭。本文针对此问题，选取了生活中的一种户外空调支架，对其进行了实测与工况分析,并采用有限元方法，借助计算机建模软件Solidworks建立空调支架的3D模型，运用Patr

2、an/Nastran软件,建立了空调架的有限元模型，对其进行了静力的应力应变分析和屈曲分析，得出了空调支架在静力条件下的危险工作部位，为空调支架的安全性设计与改进提供了理论依据。【关键词】空调支架、静力分析、屈曲分析、优化设计目录【摘要】1一、概述2二、建立空调支架的3D模型2三、空调支架的静力分析............................................................................................31、按实际工况进行应力应变分析……………………………………………..42、按安全性规范进行应力应变分析……………

3、………………………………4四、空调支架的屈曲分析31、按实际工况进行屈曲分析……………………………..……………………52、按安全性规范进行屈曲分析…………………………………………………6五、空调支架的优化设计.5六、结论与展望3精彩文档实用标准文案一、概述本文所选取的空调支撑架如下图1所示，整体构造由两块槽钢和一块等边角钢焊接而成，经过实际测量和查表可以确定：槽钢型号为：6.3#63*40*4.8，等边角钢为3#30*30*4，而实际槽钢测量值为：63*37*4.8，实际等边角钢测量值为3#30*30*4，与标准件的尺寸基本一致。经过查询有关文献资料，确定该空调支架使用Q235碳素钢，这是

4、因为Q235有一定的伸长率、强度和良好的韧性，焊接性能良好，而且价格便宜。另外，Q235材料的弹性模量E=200Gpa,泊松比v=0.3。图1由该户外空调机的型号说明表（如下图2所示）可知该空调户外机的质量为62kg，即可得其重力的大小为620N,由于该空调户外机由两个相同的三角支架共同承载，故而单个空调支架的静载荷为310N。精彩文档实用标准文案图2本文的目的如下：1、校核空调支架在实际载荷下的静力应力应变情况和屈曲失稳情况，分析空调支架是否已经失效。2、校核空调支架在行业规范规定的承载能力（承载能力不能低于空调器机组自重的4倍）下的静力应力应变情况和屈曲失稳情况，分析空调支架是否会失效。

5、3、通过校核找出连接部件的薄弱部分，通过加强对最薄弱环节的措施，对空调支架进行安全性的优化设计，以提高空调支架的使用寿命。二、建立空调支架的3D模型出于安全性校核的目的，根据实测值（实测值与标准值基本一致）用Solidworks软件建立空调支架的3D模型如下图3所示。该模型的建立与实物高度一致，只是把焊接处简化成连为一体，对分析的结果影响不大（可通过施加含安全因子的计算载荷得到更精确的解）。图3三、静力分析1、按实际工况进行应力应变分析将Solidwoks建立的空调支架模型导入Patran软件建立有限元模型。具体步骤如下所示：a.导入模型后，应先设置分析类型为结构分析，并设置单位制为：mm，

6、MPa，N，如下图4所示；b.通过imprint方法添加载荷作用区域的印痕，如下图5所示；c.通过Tetmesh划分单元网格，如下图6所示；d.施加边界约束与载荷：由于该空调支架通过三个螺纹孔紧固在墙上，可近似看作固定端约束，而施加的载荷为310N，如下图6所示；e.精彩文档实用标准文案定义材料属性和单元属性,空调支架材质为Q235钢材，弹性模量E=200Gpa,泊松比v=0.3。由于只进行静力分析，所以材料的其它属性不代入计算分析。在Materials中输入材料的属性数值，为协调单位的一致性，输入值E=（200e3）MPa,泊松比v=0.3，然后在properties中为有限元模型选择建立

7、的材料属性即可完成对空调支架材料和分析单元属性的定义，如下图6所示；f.在Analysis下进行线弹性分析（LINEARSTATIC）,得出空调支架的应力和位移云图如下图8、9所示。图4图5图6精彩文档实用标准文案图7图8:应力云图图9：位移云图根据静力学理论分析，空调支架焊接处于螺纹通孔处存在局部的应力集中现象，属于危险部位。通过有限元分析，从有限元分析结果中可知，空调支架最大应力为39.9Mpa，最大位移