基于ANSYS Workbenc的某電子單元托架的受力分析與優化

摘 要：本文針對實際應用中由于安裝條件的改變而導致的電子單元托架變形及受力狀態不滿足使用條件的情況，運用ANSYS Workbench仿真軟件對其進行受力分析，并采取了可行的改進措施，同時結合輕量化設計的概念對改進結果進行了拓撲優化，實現了托架結構強度與重量的平衡，在解決實際應用需求的同時，為今后的結構設計和優化提供了一種可供參考的方法。

關鍵詞：ANSYS Workbench；受力分析；托架；拓撲優化

中圖分類號：TP391.72 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）07-0174-03

Abstract：This paper in view of the deformation of the electronic unit bracket and the condition that the stress state of the electronic unit bracket caused by the change of the installation conditions in practical application，the force analysis is carried out by ANSYS Workbench simulation software，and the feasible improvement measures are taken. At the same time，the improved results are carried out with the concept of lightweight design. Topology optimization has realized the balance between the strength and weight of the bracket structure. It provides a reference method for the future structure design and optimization while solving the practical application demand.

Keywords：ANSYS Workbench；force analysis；bracket；topology optimization

0 引 言

由于使用環境的多樣性，當設備的安裝條件發生變化時，其內部受力狀態也會發生相應的變化，盲目使用有可能引起自身的損壞，并會對與其連接、依附的電子設備產生破壞。因此，為保證設備的安全性和可靠性，有效的力學分析及優化是很有必要的。

本文以實際工程應用中某電子單元托架為例，運用ANSYS Workbench工具，分析其在不同安裝條件下的受力情況，并進行優化。該托架外形尺寸為400×300×200mm，鋁合金材質，通過四個螺釘固定在安裝位置，電子單元質量為20kg，安全系數為3。

1 初始狀態受力分析

初始狀態下，該托架安裝孔位置相對稱，利用ANSYS Workbench平臺對其進行受力分析，得到其最大變形為2.612mm，最大變形點位于托架前沿橫梁中間，如圖1所示。最大應力為107.85MPa，最大應力產生于固定安裝的螺釘孔周圍，如圖2所示。

2 當前狀態受力分析

由于安裝條件發生變化，安裝孔位置發生了移動，不對稱，通過ANSYS Workbench受力分析，得到其最大變形為10.511mm，最大變形點位于托架前段橫梁左側頂點處，如圖3所示。……