基于proe的服務(wù)器機(jī)箱靜力分析

摘要：本文主要介紹了通過pro/e4.0軟件對(duì)電腦機(jī)箱的結(jié)構(gòu)分析，主要是靜態(tài)載荷分析。大致過程為：對(duì)機(jī)箱建?！?jiǎn)化模型—進(jìn)行分析。利用分析結(jié)果來完善箱體結(jié)構(gòu)材料，幫助計(jì)算機(jī)研發(fā)達(dá)成“質(zhì)量取決于設(shè)計(jì)”的目的。

關(guān)鍵詞：機(jī)箱 pro/e 靜態(tài)載荷分析

1 概述

近年來，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)開始應(yīng)用于工程優(yōu)化設(shè)計(jì)中，并形成了專門研制工程優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工程優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件可以處理的變量規(guī)模不斷擴(kuò)大，其中pro/e成為一個(gè)中型的非常實(shí)用的設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件。同時(shí)計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展也帶來大量的計(jì)算機(jī)外圍硬件設(shè)計(jì)。其中機(jī)箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)業(yè)變得十分重要。

2 服務(wù)器機(jī)箱建模

據(jù)機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求、風(fēng)道設(shè)計(jì)要求和防輻射設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)任務(wù)如下：①確定各電腦零件尺寸并手工繪制草圖。②根據(jù)草圖利用Proe進(jìn)行三維建模。③裝配三維零件模型。④形成必要的機(jī)箱零件圖和總裝配圖。最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)寬，高，深分別為75 mm，400 mm，390mm。通過簡(jiǎn)化如圖1：

圖1 機(jī)箱建模簡(jiǎn)化整體效果

3 靜態(tài)載荷分析材料設(shè)定

在靜態(tài)載荷分析時(shí)，需要定義適當(dāng)?shù)募s束條件，以模擬機(jī)箱支撐的狀況，然后再施以恰當(dāng)?shù)妮d荷。①指定材料，選擇了STEEL（鋼）作為材料的特性。②質(zhì)量密度（Mass Density）為7.82*10-6kg/mm^3。③楊氏模量（Young's Modulus）又稱彈性模量，1.9948kpa。④泊松比（Poisson's Ratio）是材料橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值為0.27。⑤熱擴(kuò)張系數(shù)（Coefficient of Thermal Expansion）為1.17*10-5。

4 施加約束載荷與分析

4.1 常規(guī)上我們認(rèn)為機(jī)箱底部是與地面接觸由于地面的支持與地面的摩擦。直接固定機(jī)箱的整個(gè)底部，來作為約束的作用面。Translation表示移位的X，Y，Z方向自由度設(shè)置，Rotation表示旋轉(zhuǎn)的X，Y，Z方向自由度約束設(shè)置。即規(guī)定在指定方向的具體位移或旋轉(zhuǎn)。規(guī)定會(huì)有類似載荷的作用。將地面的自由度都約束掉。力/力矩負(fù)荷仿真坐在PC上的一名100kg重的人，雖然機(jī)箱結(jié)構(gòu)也會(huì)承受地心引力，但在此情況下，它本身的重量已不重要，可以忽略。選擇機(jī)箱頂面，施加100kg的力，Moment（力矩）為零。

4.2 靜態(tài)分析將根據(jù)模型中指定的約束和載荷來計(jì)算模型中變形，應(yīng)力和應(yīng)變。一個(gè)靜態(tài)分析也會(huì)告訴我們模型是否可以承受得住指定的載荷條件，零件所能承受的臨界點(diǎn)在何處，以及零件變形的位移量是多少。在輸出選項(xiàng)里面修改Plotting Grid為7，在這里可以輸入2-10的數(shù)字，以決定Pro/mechanica用來畫分析結(jié)果的詳細(xì)程度。這個(gè)值是沿著每一邊或越過每一元素的區(qū)間數(shù)，Pro/mechanica將使用它來創(chuàng)建畫圖格點(diǎn)，而系統(tǒng)也會(huì)在網(wǎng)格線的交點(diǎn)處計(jì)算數(shù)量值。對(duì)于機(jī)箱這個(gè)案子來說，這就是個(gè)項(xiàng)目的分析研究。為了文件管理容易，所以創(chuàng)建一個(gè)設(shè)計(jì)研究。設(shè)置相應(yīng)的結(jié)果顯示方式。Legend Levels（圖例層數(shù)），設(shè)置云紋圖圖例的顯示層數(shù)，有效值在2-16之間。

Contour（等高），勾選此項(xiàng)后，將以等高線來顯示結(jié)果模型。建議在薄殼和2D模式下使用此項(xiàng)。若是實(shí)體，一起選擇IsoSurfaces。Label Cofitours（標(biāo)簽等高），此項(xiàng)將以直接顯示等高值得方式來顯示結(jié)果模型，建議在黑白打印的情況下勾選。

IsoSurfaces（等曲面）此項(xiàng)將以等曲面代替線來顯示結(jié)果模型。等曲面有助于反應(yīng)模型的內(nèi)部行為。Deformed（變形的）此項(xiàng)以變形位移來顯示模型。勾選此項(xiàng)后，可在Scaling輸入框中指定放大變形的倍數(shù)（或百分比），同時(shí)下面兩個(gè)開關(guān)項(xiàng)變?yōu)榭捎?。勾選Overlay Undeformed（疊覆不變形）開關(guān)項(xiàng)，表示要疊覆不變形的線框模型到變形模型上。勾選Transparent Overlay（透明疊覆），就會(huì)以透明的方式顯示疊覆物。按照上述的設(shè)置后我們可以得到圖2：

圖2 靜載荷分析云圖

5 結(jié)論

本文通過通過對(duì)機(jī)箱的Pro/mechanica環(huán)境下進(jìn)行建模與分析?？梢钥闯鍪苤?80N的力下，變形量并不大，而金屬鋼板和焊接的應(yīng)力程度也遠(yuǎn)低于會(huì)造成永久性變形的底部，顯示結(jié)構(gòu)基本上沒問題。如果變形超過預(yù)期，那就要做結(jié)構(gòu)上的修正處理。

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