某鑄鋁機柜結構剛強度分析

董智鼎，戴志強

（中國船舶重工集團公司第七二三研究所，江蘇 揚州 225000）

機柜是電子模塊，電子元件的載體是設備的重要組成部分，在航行和作戰中時刻受到振動沖擊的影響，其結構的剛強度好壞直接決定著設備能否正常使用，機柜主要由機架、前門、后門等組成，機架是其中主要的承載部分，文章應用UG仿真軟件對機柜進行模態，振動，沖擊仿真分析，為結構設計提供參考。機架有限元模型鑄鋁機柜結構主要由鑄鋁機架、前門、后門，內部模塊組成，機架為薄壁多筋結構，主要材料為鑄鋁101A，機柜及機架三維模型見圖1。

圖1 鑄鋁機柜及機架三維模型

1 模態分析

模態分析用于確認機柜結構的振動特性，獲取結構件動力學響應的有效頻率和模態振型，機柜1階2階模態振型見圖2。

圖2 鑄鋁機柜模態振型

得出前4階模態固有頻率值，見表1。根據機架模態仿真計算結果，結合設計經驗，機架能夠滿足設計和使用要求。

表1 機架各階固有頻率表

2 沖擊分析

沖擊仿真建模時，機架的內部組成建為轉架+固定架+背部換熱器的結構模型。轉架模型設為轉架+四層插箱，設定整個轉架模型重量為65kg；固定架模型設為三層固定架，每層固定架為25kg，總重75kg；背部換熱器模型設定重量為40kg。在對沖擊模型施加300g沖擊加速度后，300g沖擊響應譜按照圖3加載。

圖3 300g沖擊響應譜

沖擊最大應力出現在底部隔振器安裝位置，見

圖4 沖擊仿真云圖

3 振動分析

對上述機柜進行進行振動仿真，其結果見圖5。振動最大應力出現在底部隔振器安裝位置。受力狀況滿足使用要求。

圖5 振動仿真云圖

4 結 語

本文針對鑄鋁機柜，通過有限元分析，得到鑄鋁機柜的模態，沖擊振動條件下的應力云圖，為結構設計優化提供了數據支持，結果表明鑄鋁機柜的結構設計完全滿足使用要求，對產品設計減少周期，降低成本，減少反復等方面具有重要意義。