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塑胶周转箱模型荷载约束及处理和有限元模型参数的讨论

发布时间：2016-03-18

来源：http://www.qfsy.com/news/32.html

施加荷载，可以选择在实体模型中施加，也可以在有限元模型中施加。为满足计算的要求，将荷载施加于有限元模型中然后进行求解。从实际情况来看，施加于塑胶周转箱中的荷载主要为堆码荷载。在计算方便，将箱体中上表面分布的静压力假设为均匀分布的状态。在进行分析之前，通过抗压试验机，对塑胶周转箱作抗压试验，通过试验可以获得正常荷载下周转箱最大变形量与处于屈服荷载状态下的最大变形量，试验结构如下：在正常荷载的状态下，周转箱堆码荷载值为0.15MPa，其变形量为2.4m；如处于屈服荷载的状态下，周转箱极限压力为0.5MPa，变形量大约为7.8mm。为更符合实际情况，将塑胶周转箱设计为全约束形式。
　　进行有限元分析，可以分为极限荷载状态下分析与正常堆码荷载状态下分析两种形式。通过分析，应用软件处理可以获得其应力云图。通过仿真实验与抗压试验结果证明了模型及方法的有效性。通过应力分布状态的研究发现，在周转箱拐角处发生最大应力，说明在拐角处容易出现应力集中现象。因周转箱材质为塑料，其应力集中影响较小，可不在考虑范围之内。其余位置受力状态较为均匀，在加强筋位置应力相对较大，由此可见，加强筋属于保证周转箱强度及刚度的因素。一般正常情况下，周转箱应力值多在4MPa以下，远低于材料许用应力，这说明材料本身存在着较大的抗破坏潜力，其结构改进空间较大。
　　1.1高度参数
　　在保证其他条件不变的基础上，对周转箱高度进行一定改变，可以计算找出每个高度值所对应的最大应力及变形数值，可以通过计算结果绘制高度与应力及变形之间的关系曲线。根据实际情况，将塑胶周转箱高度选择在210～260mm范围内进行变化，最终可获得关系曲线图。从高度参数与最大应力及变形之间的曲线关系图中，可以看出高度对塑胶周转箱应力与变形量影响并不大，为实现最优的周转箱包装空间利用率，将周转箱高度设计为240mm。
　　1.2长宽比参数
　　在高度与周长一定的基础上，进行长宽比对塑胶周转箱最大应力与变形量之间的关系，可以获得其相关曲线。从长宽比与塑胶周转箱最大应力与变形关系曲线中可以发现，塑胶周转箱长宽比的不断增加，周转箱最大应力与变形量会逐渐较小。
　　1.3厚度参数
　　在保持塑胶周转箱高度、长宽比及荷载不变的基础上，改变塑胶周转箱箱壁厚度，研究箱壁厚度变化对最大应力与变形量之间的影响关系。通过研究发现，随箱壁厚度的减少，周转箱弹塑性降低，应力减少，当厚度为1.5mm 时，应力变比率偏大，此后则偏小，为此，在满足周转箱应用功能的基础上，选择1.5mm 最小箱壁厚度，能够节约材料，减少塑胶周转箱重量。
　　1.4加强筋尺寸的确定
　　在箱壁厚度一定的情况下，为提高周转箱刚度，保证其稳定性，需要合理设计与应用加强筋。加强筋的应用设计主要表现为加强筋尺寸与数量两个方面。一般加强筋设计选择梯形截面，在进行加强筋尺寸设计时，需要根据结构强度进行确定，研究后确定加强筋尺寸高度为8mm，厚度为1mm。
　　1.5圆角半径参数

　　通过研究发现，随着圆角半径的增加，最大应力变化十分明显，而变形量在变化幅度则较小。圆角半径的设计，是解决应力集中的重要措施，通过分析发现，将圆角半径设计为8mm时，应力集中较小。

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塑胶周转箱模型荷载约束及处理和有限元模型参数的讨论

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