有限元课程的设计 壁式空调支撑架受力有限元分析.docVIP

课 程 设 计 报 告 课题名称 机械结构与有限元法 壁式空调支撑架受力有限元分析 摘要： 由于空调的大量使用，空调支撑架的结构及性能也显得越来越重要，基于此，我从理论力学的角度用有限元软件分析其受力情况，并对其应力集中的地方进行结构补偿，没有应力的地方，尽量节省材料。从结构方面不断改进，从性能方面不断提升，使之更美观，更实用。 引言： 随着气候的无常的急剧变化，空调已经成为人们的日常生活中的必备品，已经走进了绝大多数人家。然而，安装空调已然进入了我们的考虑范畴，从能源及成本的角度考虑如何能够使用最少、最轻的建材还能够保证安全，已经成为我们更应该关注的问题。由此，我从受力方面对其简单的模型进行分析，并对分析结果中应力较大处可以增加材料或肋板等措施来加强，使之能够保证受力安全，对于分析结果中应力较小甚至没有应力的地方，进行结构的改进，使之更加节省材料。 正文： 考虑用来支撑空调的钢支架（E=2.1e11，v=0.3）。支架的尺寸根据空调的大小有所不同，可按照比例适当选取，由于空调的整体重量几乎全部都集中在两个横梁上，故其载荷可以视为固定线载荷。支架在墙壁上的固定方式为螺栓固定，故为双点载荷约束。在给定的约束和负载下，分析其变形的形状，同时确定支架上主应力和von Mises应力。 建模分析过程： 分析问题： 给模型为平面受力有限元分析，有两个螺栓固定将其固定在墙上，故为两个节点约束，空调的整个重量几乎都均布在整个支撑架上，故将其视为固定线载荷。 建立有限元模型 （1）添加标题 启动ANSYS，选择FileChange Jobname…输入ywb作为以后分析文件的前缀。 选择结构分析：GUI：Main MenuPreferencesStructural （2）选择单元 GUI：Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/DeleteAdd… 在对话框左侧选择Solid选项，在右侧列表选择Quad 8 node 82 选项，即为8节点 本研究课题所用单元类型为带厚度平面应力分析，因此分析类型设定为Plane strs w/thk类型：GUI：Preprocessor MenuElement Type Add/Edit/Delete Options... 在K3项后面下拉菜单中选“Plane strs w/thk”。 定义常实数 GUI：Main MenuPreprocessorReal ConstantsAdd/Edit/DeleteAdd... 取单元厚度为0.03m，在弹出的对话框中THK后文本框中键入材料厚度值为0.03。 定义材料属性 GUI：Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models Structural Linear ElasticIsotropic 在弹出的对话框中输入材料参数：杨氏模量（EX）：2.lell 泊松比（PRXY）：0.3 创建实体模型 ①创建矩形1 GUI：Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasRectangleBy 2 corners,在弹出的对话框中输入原点坐标（0,0）和板宽50、板高40 图1 ②同样的方法创建矩形 2 原点坐标（10,0）和板宽40、板高30。 图2 ③两块方板做差集运算 GUI：Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleansSubtractAreas,选定大矩形，点“OK”；再选中小矩形，若选不中，可点击右键，用去掉选择法选取，点“OK”即可。 图3 差集运算后的截面 对支撑架的截面进行网格划分 ①GUI：Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool，弹出Mesh Tool（网格工具）。 ②单击“Lines”域中的“Set”按钮，打开线选择对话框，要求选择定义单元划分数的线。在图上选择最上面的线，单击“Apply”按钮，弹出“Element Sizes on Picked Lines”对话框。在这个对话框的“No.of element divisions”文本框中输入10，即将这条边分成10份。 ③同理，处理其他边。 ④在“Mesh”域中选择“Areas”选项，在“Shape”选项中选择“Free”选项，单击“Mesh”按钮。出现“Mesh Areas”对话框，单击“Pick All”，ANSYS将按照