董智鼎，戴志強(qiáng)

（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二三研究所，江蘇 揚(yáng)州 225000）

機(jī)柜是電子模塊，電子元件的載體是設(shè)備的重要組成部分，在航行和作戰(zhàn)中時(shí)刻受到振動(dòng)沖擊的影響，其結(jié)構(gòu)的剛強(qiáng)度好壞直接決定著設(shè)備能否正常使用，機(jī)柜主要由機(jī)架、前門、后門等組成，機(jī)架是其中主要的承載部分，文章應(yīng)用UG仿真軟件對(duì)機(jī)柜進(jìn)行模態(tài)，振動(dòng)，沖擊仿真分析，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。機(jī)架有限元模型鑄鋁機(jī)柜結(jié)構(gòu)主要由鑄鋁機(jī)架、前門、后門，內(nèi)部模塊組成，機(jī)架為薄壁多筋結(jié)構(gòu)，主要材料為鑄鋁101A，機(jī)柜及機(jī)架三維模型見(jiàn)圖1。

圖1 鑄鋁機(jī)柜及機(jī)架三維模型

1 模態(tài)分析

模態(tài)分析用于確認(rèn)機(jī)柜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，獲取結(jié)構(gòu)件動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的有效頻率和模態(tài)振型，機(jī)柜1階2階模態(tài)振型見(jiàn)圖2。

圖2 鑄鋁機(jī)柜模態(tài)振型

得出前4階模態(tài)固有頻率值，見(jiàn)表1。根據(jù)機(jī)架模態(tài)仿真計(jì)算結(jié)果，結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，機(jī)架能夠滿足設(shè)計(jì)和使用要求。

表1 機(jī)架各階固有頻率表

2 沖擊分析

沖擊仿真建模時(shí)，機(jī)架的內(nèi)部組成建為轉(zhuǎn)架+固定架+背部換熱器的結(jié)構(gòu)模型。轉(zhuǎn)架模型設(shè)為轉(zhuǎn)架+四層插箱，設(shè)定整個(gè)轉(zhuǎn)架模型重量為65kg；固定架模型設(shè)為三層固定架，每層固定架為25kg，總重75kg；背部換熱器模型設(shè)定重量為40kg。在對(duì)沖擊模型施加300g沖擊加速度后，300g沖擊響應(yīng)譜按照?qǐng)D3加載。

圖3 300g沖擊響應(yīng)譜

沖擊最大應(yīng)力出現(xiàn)在底部隔振器安裝位置，見(jiàn)

圖4 沖擊仿真云圖

3 振動(dòng)分析

對(duì)上述機(jī)柜進(jìn)行進(jìn)行振動(dòng)仿真，其結(jié)果見(jiàn)圖5。振動(dòng)最大應(yīng)力出現(xiàn)在底部隔振器安裝位置。受力狀況滿足使用要求。

圖5 振動(dòng)仿真云圖

4 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)鑄鋁機(jī)柜，通過(guò)有限元分析，得到鑄鋁機(jī)柜的模態(tài)，沖擊振動(dòng)條件下的應(yīng)力云圖，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支持，結(jié)果表明鑄鋁機(jī)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完全滿足使用要求，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)減少周期，降低成本，減少反復(fù)等方面具有重要意義。