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 空调支架空调支架 ansys 分析分析 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 solid brick 8node 185 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 55 9 8 31705 88 0 34 0 05 F P S 如图 9 进行加压强载荷 20 9 8 11529 41 0 34 0 05 F P S 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 Von mises stress 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 55 9 8 31705 88 0 34 0 05 F P S 压强 进行求解后 我们查看位移图 和 Von mises stress 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 block lanzcos 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 von mises stress 图 1 阶位移图 1 阶位移求和图 1 阶von mises stress 图 2 阶位移图 2 阶位移求和图 2 阶von mises stress 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 Von mises stress 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 von mises stress 图 第 10 阶位移求和图 第 10 阶 von mises stress 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