空调支架ansys分析报告

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Ansys应用大作业

空调支架ansys分析

专业：机械电子工程

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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

559.831705.880.340.05F P S ⨯===⨯

209.811529.410.340.05

F P S ⨯===⨯ 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V on 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

559.8

31705.88

0.340.05

F

P

S

⨯

===

⨯

，

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V on 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