柜体是电气设备、工控设备及储能设备的核心承载围护结构,在设备自重、风压、运输振动及安装偏差作用下,极易发生板件局部屈曲、整体侧弯失稳等病害,相较于强度破坏,柜体屈曲失稳具有隐蔽性强、突发失效、整体变形不可逆的特点,严重影响设备运行安全与结构耐久性。本次采用SOLIDWORKS Simulation对柜体进行屈曲分析,并进行探讨,柜体是先发生屈曲还是屈服。
模型前处理步骤
1.模型导入与几何预处理:
导入三维模型后,检查模型是否有间隙以及干涉,避免因为建模的缘故导致结果失真。
2.设置材料:
本次材料选择SOLIDWORKS材料库中的5052-H32,注意弹性模量以及泊松比需要填入。
3.设置夹具:
本次主要为固定底部4个螺栓孔。如下图所示:
4.定义交互:
设置侧梁与壳之间的接触关系,本文仅展示部分:
运行静力学分析
1.查看横梁应力结果,从图中可查看,最大应力为41.8MPa,可在图标选项里面选择显示最大注解,在云图上即可显示最大应力点位置。查看安全系数,也可通过公式计算出安全系数为4.66(该材料为5052-H32,屈服强度为195MPa)。
2.查看壳以及实体的应力结果及安全系数,从云图中可得到,最大应力值为110.1MPa,对应的最小安全系数为1.77(底部固定夹具的位置)。放大最大应力部位,可发现出现应力集中,这是由于固定几何体的夹具所导致的,一般分析中可忽略这个不真实的数值,采用4.6作为屈服的安全系数。
创建屈曲算例提取屈曲安全系数
由于屈曲算例和频率算例类似,屈曲分析中也不允许接触交互以及使用虚拟接头,在这个情况下,只能取得屈曲载荷的估计值或者上下限,本例中将采取不包含部分组件,增加两个额外的夹具的方法来进行模拟接触交互。
1.压缩base部件,选择之前连接到base的螺栓孔的4条边线,使用固定几何体约束4条边。
2.使用滚珠/滑杆约束底部的外表面,如下图所示:
3.约束底部的接榫,使用参考几何体在竖直方向约束底部的4个接榫,如图所示:
4.与静力学分析算例一样,定义8个接合的横梁本地交互,后划分网格,提交作业。
5.在结果文件中选择列举屈曲安全系数,该数值也可用来计算屈曲载荷。对比屈服安全系数(4.6)与屈曲安全系数(3.7),得知屈曲安全系数的最小值3.7小于屈服安全系数的值4.6,这说明屈曲失效会先于屈服失效。







