摘#8195;要 旋轉平臺結構架由多種型材焊接而成，對其進行受力分析較復雜，借助solidworks的有限元分析軟件對平臺結構架進行受力分析，提高了工作效率，同時在滿足使用性能的前提下對結構架的尺寸進行了優(yōu)化設計，降低產品成本，提高了企業(yè)的效益。

關鍵詞 solidworks2010；有限元;建模；網格化

中圖分類號 TP 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)031-0117-01

旋轉平臺的結構架是整個旋轉設備中主要承載的部件，它的強度和剛性情況直接決定了旋轉平臺設備的使用性能，平臺的結構和受力情況如圖1所示。

圖1

如果對單根梁進行受力分析顯然很容易，但這個結構架為若干不同規(guī)格的結構架焊接而成，分析則比較復雜。每個轉臺臺面鋼架由8個扇形鋼架組成，單件結構架由三種不同規(guī)格的矩形管焊接而成，整個轉臺的承載能力要求為60 KN，結構架為8個，受力按均布載荷處理，這樣每個結構架的受力按8 KN計算。扇形鋼架是由80×60×5、60×60×5和40×20×2.5的矩形管焊接而成。

1 有限元模型的建立及分析

首先我們先用solidworks2010建模。

新建一個零件文件，點擊繪制草圖，選擇一個基準面。用相關的草圖命令勾勒出線條，用尺寸進行約束。草圖做好后，添加型鋼。利用solidworks的焊接功能建模，點結構構件工具圖標，選取邊緣的線段做路徑，材料規(guī)格選擇方管管60×60×5。同理做出中間的大梁和其余的小梁，規(guī)格分別為80×60×5、40×20×2.5。然后利用剪裁命令處理掉多余的部分，建好的模型如圖2。通過屬性設置好材料，可知結構架的重量為82 kg。

梁的邊緣都為圓角，這樣分析起來會增加分析的時間。如果我們把結構架上圓角壓縮掉，這樣對計算結果沒有什么影響并提高計算速度，所以將圓角都壓縮掉。

1）由于目前的版本不支持多實體，所以先將多實體組合成單實體。運行solidworks自帶的有限元分析插件simulation xpress。點選項，設置好分析結果的保存位置后，接著點下一步。然后點添加夾具，選擇固定不動的面。本例中由于結構架靠中心支撐和軌板來支撐，所以選取這兩個部分做固定約束部分，見圖2。選好后接著下一步。

圖2

2）添加載荷。選擇添加力，系統(tǒng)默認力的單位是公制（N），選取結構架約束的背面作為承重面，添加載荷大小為8 KN，方向垂直向下，選好后點確定，接著下一步。

3）選擇材料。型鋼的材料一般為Q235，我們選擇普通碳鋼，其力學性能為δs=235 Mpa，δb=370 Mpa彈性模量為2×105 Mpa，泊松比0.3，密度7.85×103 kg/m3。沒什么問題就可以模擬了。

4）運行模擬。計算機首先對模型進行網格化，網格化是比較費時的，結構越復雜運行的時間會越長。當分析失敗時可以減小網格的大小，完成網格化。網格完畢后模型如圖3所示。

圖3

接著系統(tǒng)自動分析，現在我們所做的就是等結果。分析結束時solidworks自動列出零件所受的應力、位移、變形、和安全系數等參數。

在results一欄中點擊顯示von mises應力分析得知應力情況：最大應力為118 Mpa，也就是結構架受力的薄弱環(huán)節(jié)。點擊顯示位移，位移情況：最大位移1.12 mm，從圖上可以很明顯的看出最大位移發(fā)生在梁的中部。系統(tǒng)也會自動列出安全系數，并且很清楚的表達出安全系數小于1的位置。本次分析的安全系數：結構架的安全系數為2.39。

2 優(yōu)化及改進

根據平臺的工況，2.39的安全系數有點保守了，結構架在滿足使用條件的前提下優(yōu)化設計，這里我們將原來60×40×5的方管改為60×40×4的矩形管，矩形管80×60×5變?yōu)?0×60×4，看在同樣的約束位置和相同載荷的情況下結構架的受力情況。

分析得知：最大應力205 Mpa；最大位移1.17 mm；安全系數1.38。

當然軟件分析只是一種依據，能否可以還要經過事實的檢驗。通過實際加載試驗表明，更改后的結構完全算能滿足平臺的性能要求

3 小結

以前我們在計算的時候可能要通過繁瑣的公式來進行計算，但計算的時候往往要講模型簡化，這樣雖然容易分析，但無疑會偏離正確的結果?，F在通過應用solidworks有限元分析功能提高分析結果的準確性，也極大的提高了工作效率，同時節(jié)省了生產成本，為企業(yè)創(chuàng)造了效益。更改前每個結構架的重量為82 kg，更改后重量為61 kg，節(jié)省鋼材21 kg，那么一個轉臺的重量節(jié)省168 kg。每年按70臺生產量算則可節(jié)約11.76噸左右，鋼材價格每噸5#8198;000元則僅此一項就可節(jié)約鋼材成本5.88萬元。

參考文獻

[1]武和全.汽車車架嚴重載荷工況下的應力分析[J].機械設計，2008，1:56-58.

[2]陳曉娟.基于Pro/M的大口徑反射鏡的變形分析及其支撐優(yōu)化[J].機械設計，2008，2:68-70.