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UPS电源柜支架分析报告

山东大学CAD/CAM研究所

2010年 7月

1.概述

UPS电池柜支架结构及其尺寸如图

1、图2所示，架子材料均为10#槽钢，焊接制作。

图1 UPS电池柜支架1

图2 UPS电池柜支架2

2.有限元模型

2.1建模过程

根据CAD图纸尺寸，在ANSYS软件中建立支架几何模型，如图3、4所示。

图3 支架1几何模型

图4 支架2几何模型

2.2材料属性

10#槽钢材料为Q235，弹性模量取2.1105MP，泊松比取0.3，屈服强度为235MPa。

2.3单元划分

模型采用beam188单元划分，共有3种截面形状，截面形状及其参数如图5、6、7所示。

图5 单元截面形状1

图6 单元截面形状2

图7 单元截面形状3

图

5、图7所示的截面形状用于模拟两根槽钢焊接的情况，总体支架单元划分结果如图8、9所示。

图8 支架1网格划分结果

图9 支架2网格划分结果

2.4约束及载荷

支架1的约束及载荷条件如图10所示，架子使用时放在楼板上，因此将架子两端全约束，中段施加竖向位移约束。载荷施加在支架顶部，大小如下： 支架1承受2吨的重量，每边支架承受1吨。因此顶部支架的线载荷为：

pF/L(1000kg9.8N/kg)/(4820mm)3N/mm

图10 支架1约束及载荷施加

支架2的约束及载荷条件如图11所示，同样将架子两端全约束，中段施加竖向位移约束。载荷施加在支架顶部，大小如下：

支架2承受1.35吨的重量，一边承受0.35吨，另一边承受1吨。因此顶部支架的线载荷分别为：

p1F/L(350kg9.8N/kg)/(2820mm)2.1N/mmp2F/L(1000kg9.8N/kg)/(4820mm)3N/mm

图11 支架2约束及载荷施加

2.5支反力结果验证

支架1的支反力结果如图12所示，支反力在x和z方向都很小，分别为0.27e-10N和0.45e-12N，可以忽略。Y方向的支反力大小为19680N，由于支架所受载荷为2000kg*9.8 =19600N, 二者误差仅为0.41%，因此说明支架1所施加的载荷是正确的。

图12 支架1支反力结果验证

支架2的支反力结果如图13所示，支反力在x和z方向都很小，分别为0.31e-14N和0.15e-11N，可以忽略。Y方向的支反力大小为13284N，由于支架所受载荷为1350kg*9.8 =13230N,二者误差仅为0.4%，因此证明支架2所施加的载荷是正确的。

图13

支架2支反力结果验证

3.结果分析

3.1支架1结果分析支架1的分析结果如图14、15所示，图15为支架最大应力局部放大图。从图14可以看出支架的最大应力为38.642MP，发生在顶部支架上，远小于材料的屈服强度235MP。最大变形量为0.35mm，变形量很小，符合要求。

图14 支架1分析结果

图15 支架1最大应力局部放大图

3.2支架2分析结果

支架2的分析结果如图16、17所示，图17为支架最大应力局部放大图。从图16可以看出支架的最大应力为36.79MP，发生在顶部支架上，远小于材料的屈服强度235MP。最大变形量为0.33mm，变形量很小，符合要求。

图16 支架2分析结果

图17 支架2最大应力局部放大图

4.结果分析

根据以上分析可以看出，支架1和支架2在承重的情况下变形量很小，最大变形量分别为0.35mm和0.33mm；最大应力值分别为38.6MP和36.8MP,远远小于材料的屈服强度235MP，安全系数为6。因此该种支架满足设计要求。5.梁上作用力

梁上作用力分布如图18所示：

图18

梁上作用力分布