某鑄鋁機柜結(jié)構(gòu)剛強度分析

董智鼎，戴志強

（中國船舶重工集團公司第七二三研究所，江蘇 揚州 225000）

機柜是電子模塊，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)中時刻受到振動沖擊的影響，其結(jié)構(gòu)的剛強度好壞直接決定著設(shè)備能否正常使用，機柜主要由機架、前門、后門等組成，機架是其中主要的承載部分，文章應(yīng)用UG仿真軟件對機柜進行模態(tài)，振動，沖擊仿真分析，為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。機架有限元模型鑄鋁機柜結(jié)構(gòu)主要由鑄鋁機架、前門、后門，內(nèi)部模塊組成，機架為薄壁多筋結(jié)構(gòu)，主要材料為鑄鋁101A，機柜及機架三維模型見圖1。

圖1 鑄鋁機柜及機架三維模型

1 模態(tài)分析

模態(tài)分析用于確認機柜結(jié)構(gòu)的振動特性，獲取結(jié)構(gòu)件動力學(xué)響應(yīng)的有效頻率和模態(tài)振型，機柜1階2階模態(tài)振型見圖2。

圖2 鑄鋁機柜模態(tài)振型

得出前4階模態(tài)固有頻率值，見表1。根據(jù)機架模態(tài)仿真計算結(jié)果，結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗，機架能夠滿足設(shè)計和使用要求。

表1 機架各階固有頻率表

2 沖擊分析

沖擊仿真建模時，機架的內(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。在對沖擊模型施加300g沖擊加速度后，300g沖擊響應(yīng)譜按照圖3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

圖4 沖擊仿真云圖

3 振動分析

對上述機柜進行進行振動仿真，其結(jié)果見圖5。振動最大應(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 振動仿真云圖

4 結(jié) 語

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