基于SolidWorks建模的方舱角件优化设计

    从结果中可以看出，角件中的危险面在右侧，由于角件的三个方向上的开孔形状以及位置尺寸均是国军标规定的标准尺寸，对于相同厚度的三个面来说在承载相同的情况下，右侧最为危险。从受力面和受力形式分析，顶面和后面的开口边缘距离棱角近，故在相同载荷的情形下，受到的载荷力矩小，右面则较大，故更为危险，这同上述使用软件分析的结果是一致的。
   
    3. 3过渡圆角的影响分析
   
    角件基体部分间的内过渡圆角对其强度也具有影响，表2是对不同大小的过渡圆角的角件在静载荷135kN的条件下的受力分析。

    
    以上计算结果说明，角件的安全系数并不是随过渡圆角的增大而增大的，与实际不符。分析其原因，由于施加的载荷是以力为单位的，圆角增大导致模型的受力面减小，单位面积上的应力增加，故圆角从0~lOmm区间是面积起主要作用，从10~25mm区间是圆角起主要作用，当圆角大于23.5mm时，圆角边超出了开孔界限，圆角的作用削弱了。
   
    在实际吊装或支撑过程中的受力面趋向于孔形状的中间位置，而建模施加的载荷是平均分布的，与实际情况有所出人，故需要在角件右侧内重新建模构建一个75*90二的区域用于施加载荷，见图2。
 

   
    修正后的安全系数见表2，可以看出修正后安全系数呈线性变化，符合实际情况。方舱角件在安装升降机构的过程中角件内需预留一定的安装面，模型6和模型7则将圆角扩大到了开口部位，故也不合适。综合以上情况，模型5即，圆角半径设计为20mm时，各方面的状况较为理想。
   
    3.4基体厚度的影响分析
   
    基体厚度对角件强度的影响较大，表3模型的所有过渡圆角均为20mm ,材料为ZG270-450，在加载135kN条件下进行分析的。
 

   
    由上表可以看出，基体厚度每增加1mm，质量约增加0.35kg，安全系数在13~14mm区间变化最大，故取主体厚度在13~14mm间较为合适。
   
    3. 5材料及其他部位厚度影响分析
   
    从上述分析可知，采用材料铸钢ZG270~450角件的质量在满足最佳圆角和主体厚度的情况下，质量为11.78kg，若提高材料的性能等级则能有效的减重，下述分析采用材料ZG340-640的铸钢，同时，减少基体、裙边和内衬的厚度来减轻角件的质量。
   
    模型基体厚度设计为13mm,裙边厚度为5mm,内衬为4mm，则模型的质量为9. 2kg。运用COSMOSXpress程序在角件右面受静载135kN下对此模型右侧受载荷的情况下进行分析，其安全系数为1.20,应力结果如图3所示，角件的最大受拉应力为2.832*10的8次方N/m*m。
 

   
    4结论
   
    角件的制造方式可以是砂型铸造和精密铸造，也可以采用焊接的方式。砂型铸造的最小壁厚为8mm，故对于角件质量无太高要求的方舱来说，在考虑成本因数的基础上应该选用砂型铸造，角件材料选用ZG270-450，基体厚为14mm，裙边厚为8mm，内衬厚8mm，过渡圆角R20mm即可满足要求，这样角件总质量约为12kg。若采用精密铸造，可按照3. 5条的分析条件设计，总质量约为9kg，但制造成本会相应的增加。