钢支架结构的ANSYS分析

钢支架结构的ANSYS分析

1.问题描述

现要做两个简易的隔板置物架，主体尺寸如图1所示，宽为50mm。材料为45钢，弹性模量去210GPa。支架左边由膨胀丝固定在墙上，假设固定牢固。隔板放在两个物架的顶面上，要求最大能承受125kg的重物。

图1 物架主视图

2. ansys模型的建立

三维模型在solidworks中间建立，然后导入ANSYS中。

设置单元类型为solid brick 8node 185。

使用钢材的弹性模量为210GPa，泊松比为0.3，设置材料的属性。

3.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，然后进行网格划分。

我们假设膨胀丝足够牢固，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。由于隔板由两个支架支撑，压力作用在两个50mmX175mm顶面内，一个顶面受到的压力为625N，以此施加载荷。

进行求解，然后我们查看结果。首先，查看位移图2，我们可以看出最大的位移在支架的末端，为0.219e-0.4，可见位移很小，在生活中我们基本忽略不计。

图2 物架变形图

然后，查看V on mises stress图3，我们可以看出应力基本上集中在弯曲处，我们查看标准，GB/T699-1999标准规定，取抗拉强度为600MPa，屈服强度为

图3 物架应力图

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1.16GPa。

4.结构的优化

在静态分析中，我们看出支架的内应力大的地方一般集中转角处，我们可以添加两个支撑板进行改善。本文尝试了在两种位置添加支撑板，对它们进行了同样的分析。

查看V on mises stress图，对于第一种方案，可以看出其位移最大为

0.992e-06mm，可以看出内应力最大值为161MP，最大内应力在顶面。对于第二种方案，可以看出其位移最大为0.406e-06mm。可以看出内应力最大值为166MP，最大内应力在弯曲处。

可以看到两种方案对于减少位移和内应力有很大的效果。我们希望弯曲处应力较小，而且考虑到节省材料的角度，选择一方案。

图4 方案一应力图

图5 方案二应力图

5.总结

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。虽然我以后不会从事有限元方面的研究，但是掌握好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，有时候我们要对这些结构的受力进行简单地分析，了解了有限元，就不会感到无从入手。另外，有限元分析的思想和方法，也对我有很大启发。