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【摘 要】本文以三亚海棠湾9号路90W风光互补路灯灯臂中焊管为研究对象。介绍了一种基于SolidWorks SimulationXpress校核管件组焊工艺可行性的有限元分析方法。建立了SolidWorks灯臂三维参数化实体模型,利用SimulationXpress,对焊接区域组织进行简化了的静力学分析,得到了Von Mises应力、应变、位移的分布场,找到了工作中灯臂受力的关键部位以及臂体上应力集中处的薄弱环节。指导并优化生产工艺,为检验提供了可行性评估,验证设计并对臂体结构提出了改善性的建议。
【关键词】SolidWorks SimulationXpress;有限元分析;风光互补;三维参数化模型;Von Mises应;应力集中
1、有限元分析
1.1模型建立
1.2属性定义
1.3. 网格划分
1.4分析求解
2、验证计算
2.1焊缝强度计算
参数输入:忽略灯具与杆体自重,施加载荷Q=1500N,风速45m/s(14级台风)[1];熔深,焊缝宽度,焊缝长度;[2];安全系数n=1.5;焊条材料E4301;手工焊,焊缝质量等级三级[3];
Q235的许用应力:标准状态下,焊缝处所承受的风载荷[4]:当焊缝径向受压时;当焊缝轴向受压时。
2.2仿真分析
3、结论
3.1从图5中可以得出:当=794MPa时,即灯臂已经断裂的情况下,焊缝位置的, 焊接区域未见明显塑性变形和裂痕,焊条的强度性能略高于母体,焊缝强度满足要求;
3.2从图6中可以得出:在45m/s风速下,焊缝处的安全系数最小分别为51.49、32.62,焊缝安全系数满足要求;
3.3从式1中可以看出:焊缝处的工作应力远小于材料的许用应力;
3.4从图2中可以看出:灯臂的应力集中区域在 60焊管、48焊管的根部與 185焊管的结合处;
4、建议
4.1建议减小图1中加强筋板的迎风面积,可以考虑开腰形孔,避免应力集中;
4.2建议管材优先选用国标第一、第二系列[5],以防止因供应链的变动而出现市场上材料供需不足的情况;
4.3建议图1中钢管末端的封口方式改为塑料堵头,不仅降低了热浸镀锌[6]中灯臂的热变形,而且减少了生产工序(去掉工艺孔及漏水孔),节约成本,美观大方,还杜绝了因管内锌流不畅而 “爆管”的安全隐患。
【关键词】SolidWorks SimulationXpress;有限元分析;风光互补;三维参数化模型;Von Mises应;应力集中
1、有限元分析
1.1模型建立
1.2属性定义
1.3. 网格划分
1.4分析求解
2、验证计算
2.1焊缝强度计算
参数输入:忽略灯具与杆体自重,施加载荷Q=1500N,风速45m/s(14级台风)[1];熔深,焊缝宽度,焊缝长度;[2];安全系数n=1.5;焊条材料E4301;手工焊,焊缝质量等级三级[3];
Q235的许用应力:标准状态下,焊缝处所承受的风载荷[4]:当焊缝径向受压时;当焊缝轴向受压时。
2.2仿真分析
3、结论
3.1从图5中可以得出:当=794MPa时,即灯臂已经断裂的情况下,焊缝位置的, 焊接区域未见明显塑性变形和裂痕,焊条的强度性能略高于母体,焊缝强度满足要求;
3.2从图6中可以得出:在45m/s风速下,焊缝处的安全系数最小分别为51.49、32.62,焊缝安全系数满足要求;
3.3从式1中可以看出:焊缝处的工作应力远小于材料的许用应力;
3.4从图2中可以看出:灯臂的应力集中区域在 60焊管、48焊管的根部與 185焊管的结合处;
4、建议
4.1建议减小图1中加强筋板的迎风面积,可以考虑开腰形孔,避免应力集中;
4.2建议管材优先选用国标第一、第二系列[5],以防止因供应链的变动而出现市场上材料供需不足的情况;
4.3建议图1中钢管末端的封口方式改为塑料堵头,不仅降低了热浸镀锌[6]中灯臂的热变形,而且减少了生产工序(去掉工艺孔及漏水孔),节约成本,美观大方,还杜绝了因管内锌流不畅而 “爆管”的安全隐患。