基于有限元分析的冰箱承重横梁优化设计.pdf

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1、机械设计与制造第6期34MachineryDesign&Manufacture2010年6月文章编号：t001—3997(2010)06—0034—02基于有限元分析的冰箱承重横梁优化设计刘永辉张银(青岛海尔模具有限公司，青岛266103)(中国海洋大学，青岛266003)TheoptimizationdesignofasupportingbarinarefrigeratorbasedonFEManalysisLIUYong-hui1,ZHANGYin．(QingdaoHaierMoldsCo．Ltd，Qingdao2

2、66103，China)(ChinaOceanUniv．，Qingdao266003，China)【摘要】运用Unigraphics软件和有限元分析软件Abaqus对某型冰箱搁物架承重横梁四种不同的设36计方案进行了强度和变形对比分析，并选择出了最优设计方案。与传统方法相比，这种做法的优点是：在产品Q2设计阶段采用有限元理论分析对产品的使用性能进行仿真，可以方便观测设计更改对产品性能的影响，选择?最优设计。这样不仅能够保证设计产品的质量，而且大大加速产品开发过程，提高设计一次成功率。i6关键词：冰箱；有限元；优化设计5

3、9【Abstract】Theoptimizationdesof0supportingbarinnrefrigeratorisrealizedbasedonfFEM?Aanalysis．Firstlyfourpossibledesignmodelsr口supportingbarareestablishedusingtheCADsoftware6Unigraphics．Then．，thefiniteelementanalysisisperformedonthosedesignmodelsbyapplyingthes一9；a

4、reAbaqus．Thedsr6ut。凡ofthedisplaceandst厂eefd。6，Finally,themaximmdis—iplacementandstressarecomparedandanoptimaldesignisselected．Comparedwiththetraditionalprod-auctdesignprocess，thisnewmethodnotonlycanguaranteethequalityofthedesignedproduct，6Malso6◇canlargelyshorte

5、nthedevelopmentcycleandimprovethedesignreliability．QKeywords：Refrigerator；FEM；Optimizationdesign’<>‘<>‘<>‘<>’<>●<>●<>●<>‘<>●◇。<>00。<>‘<>‘<>‘<>0<>‘<>‘<>‘<>0<>。<>‘<>。<>。<>·<>·<>●◇·<>●<>·◇·<>●<>·<>·<>●<>●<>●◇0’中图分类号：TH12，0242．2，TM925．21文献标识码：A上l百搁物架是冰箱的主要承重部件之一，在使用

6、过程中由于受压会产生向下弯曲变形，严重情况下会影响到使用的可靠性和安全性。为了改善搁架变形，某型号对开门冰箱搁架底部装有金属承重横梁，如图1所示。(a)设计1(U型截面、壁厚1．5mm)针对此型号冰箱，在实际设计过程中产品工程师提出了承重横梁四种可能的设计方案。在传统的产品设计过程中，往往需要通过物理实验等手段来测试不同设计方案的优劣，不仅增加了实验费用等开发成本，而且使产品设计周期延长。宜了b)设计2(0型截面、壁厚1．5ram)一(a)搁物架(b)承重横梁图1搁物架及承重横梁(c)设计3(M型截面、壁厚2．0ram

7、)将有限元理论分析手段引入到产品设计中，运用Unigraph—ics(UG)软件和有限元分析软件Abaqus进行实体建模和有限元分析计算，对承重横梁的四种设计方案进行了强度、变形对比分析，并选择出了最优设计方案。一2承重横梁的设计方案(d)设计4(U型截面、壁厚2．0mm)承重横梁的四种设计方案，如图2所示。图2四种设计方案女来稿日期：2009—08～10第6期刘永辉等：基于有限元分析的冰箱承重横梁优化设计35不同设计所选用的具体材料牌号和性能参数，如表1所示。表1材料牌号及性能参数一针对上述设计，使用UG这种可视化强

8、、操作简单，同时能够图5约束条件施加示意图图6载荷施加示意图与其它分析软件兼容性强的商业绘图软件建立三维设计模型。首其它设计方案边界条件和载荷的施加方式与设计1类似，这先通过建立草图画出截面形状，然后使用拉伸功能，最后建立起里不再赘述。承重横梁实体模型图。4有限元分析结果及讨论3建立有限元模型计算得到承重横梁的应力和变形情况。设计