空调支架ansys分析.docx
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空调支架ansys分析.docx
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空调支架ansys分析
Ansys应用大作业
空调支架ansys分析
专业:
机械电子工程
学号:
姓名:
空调支架ansys分析
在日常生活中,我们到处可以看到空调,由于场地的限制,空调经常要依靠支架悬挂在墙体外表面,由于空调质量大,而且经常外挂于高处,如果因为支架不够牢固而造成空调下落,有可能造成伤亡事故,所以我想拿空调的支架来进行ansys分析,分析它的受力变形状况。
(一)模型的简化
图1图2
如图1为常见的空调支架实体,图2为我们简化后的模型。
(二)ansys模型的建立
设置单元类型为solidbrick8node185如图3
图3
45号钢的弹性模量为210GPa,泊松比为0.3,如图4我们设置材料的属性
图4
先用关键点1(0,0,0)2(0,0.155,0)3(-0.540,0.155,0)4(-0.540,0.11,0)生成面,再扩展成厚度为0.005的体,接着用生成块命令生成3个块,4个体再进行相加,如图5所示
图5
(三)进行网格划分与静态分析
根据支架的尺寸,我们设置网格单元大小为0.005,如图6所示,然后进行网格划分,结果如图7所示
图6
图7
我们假设螺钉足够牢固,能把支架牢牢地固定在墙面上,所以我们对支架靠近墙面的面加上各个方向的约束,如图8所示
图8
由于空调由两个支架支撑,而且下底面压在图1所示的340mm区域内,所以我先把空调的重力转化为在图中所示的340mm所在的面积的压强
如图9进行加压强载荷
图9
进行求解,然后我们查看结果,查看位移图10,我们可以看出最大的位移在支架的末端,为0.569e-0.4,可见位移很小,在生活中我们基本忽略不计。
图10
然后查看Vonmisesstress图,如图11,我们可以看出应力基本上集中在斜内板的下部分,我们查看标准,GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa,屈服强度为355MPa,伸长率为16%,断面收缩率为40%,冲击功为39J。
我们从图中看出最大内应力为3.4GPa,可以看出余量还很大。
图11
考虑到在日常生活中我们可能会碰到要站在空调上面的情况,如火灾时从窗户逃生时,站在空调上,那这样的情况下,支架能够承受住吗?
于是我们对这样的情况进行分析。
我们假设人的重量为70kg,则此时
,我们先删掉之前的载荷,然后如图12加上新的压强,进行求解后,我们查看位移图,和Vonmisesstress图,可以看出此时的最大位移还是比较小的,内应力也是满足要求的,所以人是可以站在空调外机上而不使支架破坏。
图12
(四)模态分析
模态分析就是要求特征值和特征向量,特征值就是要知道结构振动的一些基本振型对应的频率,在实际中,有时为在实际中,有时为了避开这这些基本频率,防止共振,有时要加强振动,看实际需要,基本自然频率可以给我们一个准则,可知道我们的结构变形是算快还是算慢,基本自然频率也可以代表结构整体的刚度:
频率低表示结构的刚度很低(结构很柔软),相反的频率高表示结构的刚度很高(结构很坚硬)。
结构的软硬程度视需求而有不同的设计,譬如刚性的高楼设计虽然比较不会摇动的太厉害,但是却不容易吸收地震能量;相反的柔性的高楼设计虽然会摇动比较大,但是往往可以吸收很大的地震能量。
振型有何实用上的价值呢?
从振态的形状我们可以知道在某个自然共振频率下,结构的变形趋势。
若要加强结构的刚性,你可以从这些较弱的部分来加强。
比如说一个高楼的设计,如果经过模态分析后会发现,最低频的振态是在整个高楼的扭转方向,那表示这个方向的刚度是首先需加强的部分。
对于有空调的支架我们也是有必要进行模态分析的,在东部沿海地带,经常刮台风,会引起空调机的振动,产生的振动可能会引起支架的共振,所以我们有必要进行模态分析。
我们先设定新的分析方式为模态分析,然后选择模态扩展的方式为blocklanzcos
扩展的阶数为10,频率从0~9999999如图13
图13
然后进行求解,我们得出前10阶的频率如图14
图14
接着我们查看前两阶的形变图和vonmisesstress图
1阶位移图
1阶位移求和图
1阶vonmisesstress图
2阶位移图
2阶位移求和图
2阶vonmisesstress图
然后我用动画演示1阶和2阶的位移结果,可以看出1阶的时候,支架是来回在进行晃动,而2阶的时候更是带有翻转。
1阶动画演示
2阶动画演示
在上面的模态分析中,我们可以看出1阶时最大位移为1.318,2阶时最大位移为1.607,位移都远远超过静态的时候的位移。
内应力也是非常大。
2阶的时候支架甚至发生了整体变形。
从上面的分析中,我们可以看出在台风的时候,如果风引发空调机的振动的频率和支架的固有频率一样时,支架的形变迅速加大,支架很可能发生屈服而破坏,空调机很可能从高处坠落,所以在台风来临的时候我们应该注意悬挂空调处,注意是否有高空坠物。
(五)模型的简化
在静态分析中,我们看出支架的内应力大的地方一般集中在肋板的下边缘,而且应力有很大的余度。
所以我们考虑是不是可以去掉板中间的一部分,节约材料和成本。
我们在板的中间挖掉如图所示的体块,剩下的边缘宽度为10mm
进行静态分析,得出位移图和应力图
位移图
位移求和图
Vonmisesstress图
可以看出最大位移还是比较小的,最大内应力为54MPa,还是符合要求的,但是我们可以看出中间的歪曲程度有些大,为了安全,我们可以在中间处加一个支柱,如图15
图15
得出位移图和应力图,如下
位移图
可以看到中间加上一个支柱对于减少位移和内应力有很大的效果。
在生活中我们也可以看到有些空调支架如图16所示,其原理就是和我们分析的结果相类似,一个支柱支撑空调受力于支架处的中部,可以大大减少支架的位移和内应力
图16
接着对上面的支架进行模态分析。
得出其前10阶固有频率,可以看出总体上各阶的频率都下降了,支架的刚度下降,台风造成的振动更可能引起共振,从而使支架破坏
第1阶位移求和图
第1阶vonmisesstress图
第10阶位移求和图
第10阶vonmisesstress图
当然我们上面的分析是基于支架能够紧贴墙面不动,在生活中,厂家通过加长与墙的接触板长度来增加连接的螺栓的数目,以此来确保有足够的强度使支架贴牢墙面。
如下图所示。
(六)心得
在本次大作业中我从寻找研究课题,到建立模型进行研究和得出结果,虽然化了我挺长的时间,但是我收获颇丰。
重新把在课上学到的东西又用了一遍,巩固深化理解这个软件。
掌握好ansys这个软件,对于我以后的学业工作研究是很有帮助的,因为学习生活工作中我们无时不刻地接触到各种模型,有时候我们要对结构的受力进行分析,要优化结构,而ansys就能更好地帮助我们研究这个模型。
注:
一些模型数据来自于XX文库
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- 关 键 词:
- 空调 支架 ansys 分析