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基于SolidWorks建模的方艙角件優化設計

時間:2010-06-02 08:00:00 來源:

    從結果中可以看出,角件中的危險面在右側,由于角件的三個方向上的開孔形狀以及位置尺寸均是國軍標規定的標準尺寸,對于相同厚度的三個面來說在承載相同的情況下,右側最為危險。從受力面和受力形式分析,頂面和后面的開口邊緣距離棱角近,故在相同載荷的情形下,受到的載荷力矩小,右面則較大,故更為危險,這同上述使用軟件分析的結果是一致的。
   
    3. 3過渡圓角的影響分析

   
    角件基體部分間的內過渡圓角對其強度也具有影響,表2是對不同大小的過渡圓角的角件在靜載荷135kN的條件下的受力分析。

    
    以上計算結果說明,角件的安全系數并不是隨過渡圓角的增大而增大的,與實際不符。分析其原因,由于施加的載荷是以力為單位的,圓角增大導致模型的受力面減小,單位面積上的應力增加,故圓角從0~lOmm區間是面積起主要作用,從10~25mm區間是圓角起主要作用,當圓角大于23.5mm時,圓角邊超出了開孔界限,圓角的作用削弱了。
   
    在實際吊裝或支撐過程中的受力面趨向于孔形狀的中間位置,而建模施加的載荷是平均分布的,與實際情況有所出人,故需要在角件右側內重新建模構建一個75*90二的區域用于施加載荷,見圖2。
 

   
    修正后的安全系數見表2,可以看出修正后安全系數呈線性變化,符合實際情況。方艙角件在安裝升降機構的過程中角件內需預留一定的安裝面,模型6和模型7則將圓角擴大到了開口部位,故也不合適。綜合以上情況,模型5即,圓角半徑設計為20mm時,各方面的狀況較為理想。
   
    3.4基體厚度的影響分析
   
    基體厚度對角件強度的影響較大,表3模型的所有過渡圓角均為20mm ,材料為ZG270-450,在加載135kN條件下進行分析的。
 

   
    由上表可以看出,基體厚度每增加1mm,質量約增加0.35kg,安全系數在13~14mm區間變化最大,故取主體厚度在13~14mm間較為合適。
   
    3. 5材料及其他部位厚度影響分析

   
    從上述分析可知,采用材料鑄鋼ZG270~450角件的質量在滿足最佳圓角和主體厚度的情況下,質量為11.78kg,若提高材料的性能等級則能有效的減重,下述分析采用材料ZG340-640的鑄鋼,同時,減少基體、裙邊和內襯的厚度來減輕角件的質量。
   
    模型基體厚度設計為13mm,裙邊厚度為5mm,內襯為4mm,則模型的質量為9. 2kg。運用COSMOSXpress程序在角件右面受靜載135kN下對此模型右側受載荷的情況下進行分析,其安全系數為1.20,應力結果如圖3所示,角件的最大受拉應力為2.832*10的8次方N/m*m。
 

   
    4結論
   
    角件的制造方式可以是砂型鑄造和精密鑄造,也可以采用焊接的方式。砂型鑄造的最小壁厚為8mm,故對于角件質量無太高要求的方艙來說,在考慮成本因數的基礎上應該選用砂型鑄造,角件材料選用ZG270-450,基體厚為14mm,裙邊厚為8mm,內襯厚8mm,過渡圓角R20mm即可滿足要求,這樣角件總質量約為12kg。若采用精密鑄造,可按照3. 5條的分析條件設計,總質量約為9kg,但制造成本會相應的增加。

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