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某型20kg压铸箱体逆变器挂墙支架方案(简化模型仿真和样机验证)
前述20kg压铸箱体逆变器简化3D模型如图34,逆变器钣金支架形式保持不变(壁厚2mm),位置尽量靠近逆变器上部。墙面钣金支架采用”分体式结构”如图35,墙面上支架壁厚2mm,墙面下支架壁厚1.5mm,安装位置尽量靠近逆变器下部。
2个墙面支架的固定如下,利用钢卷尺在墙面竖直方向标记2个位置如图36,名义距离为墙面上支架和墙面下支架安装孔的距离,允许偏差±3mm。使用墙面上支架和水平尺标记位置并打孔,再固定墙面上支架如图37,使用墙面下支架和水平尺标记位置并打孔,再固定墙面下支架如图38。
只计算4倍重量的工况,箱体设置为刚体。不加载地球重力,4倍重量利用施加远程力80kgf实现如图39。钣金材料和非线性设置同前。最大等效应力如图40为210.23MPa,最大变形如图41为0.31mm。
样机验证时,利用铝型材框架制作箱体如图42,墙壁的功能利用落地框架实现如图43,按照IEC 62109-1流程进行了80kgf/1分钟承载实验如图44,钣金件无垮塌无断裂。”挂墙钣金支架+逆变器钣金支架”质量实测为0.16kg如图45。
某型48kg钣金箱体逆变器挂墙支架方案(简化模型仿真和样机验证)
前述48kg钣金箱体逆变器简化3D模型如图46,墙面支架为“分体式”。钣金厚度均为1mm。二次承载实现方法同前述,逆变器下部支架和墙面下部支架局部如图47。
2个墙面支架的固定如下,利用钢卷尺在墙面竖直方向标记2个位置如图48,名义距离为墙面上支架和墙面下支架安装孔的距离,允许偏差±3mm。使用墙面上支架和水平尺标记位置并打孔,再固定墙面上支架如图49,使用墙面下支架和水平尺标记位置并打孔,再固定墙面下支架如图50。
只计算4倍重量的工况,箱体(包括散热器、电感)简化为刚体。不加载地球重力,2个载荷步,第一步48kgf,第二步4*48kgf如图51。钣金材料、非线性设置、接触设置同前。最大等效应力如图52为235.22MPa,最大变形如图53为1.54mm。
如图54查看墙面上支架的竖直方向支反力,第一载荷步结束时为467.44N,第二载荷步结束时为675.3N。如图55查看墙面下支架的竖直方向支反力,第一载荷步结束时为0N,第二载荷步结束时为1191.7N。可见第二载荷步增加的3倍逆变器质量,确实大部分被分配给了墙面下支架。
样机验证时,利用铝型材框架制作箱体如图56,落地框架如图57。未加载状态如图58,第一步载荷施加在中间层如图59,然后使二次承载用螺钉接触到逆变器下支架如图60,第二步载荷施加在顶层如图61,保持1分钟后钣金件无垮塌无断裂。挂墙钣金支架组件总质量0.435kg如图62,钣金件厚度1mm如图63。
2.总结与改进
(1) 采用分体式二次承载挂墙支架组件后,与原设计结果对比:
(2) 第二节中“间隙值试算”,可能需要多次计算和几何更改。如下思路可以利用APDL实现不需人工干预、不需多次试算的整个流程: 1. 建立整个模型,几何模型中二次承载用螺钉与钣金无间隙,这步不建立接触,加载第一步,求解,用GET命令得到钣金在螺钉位置的变形值,保存在一个参数里。2.回到前处理器,在螺钉位置建立接触,interface treatment需设为add offset,间隙值用第一步得到的那个参数;然后进行两步求解。
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