目前國(guó)內(nèi)外對(duì)周轉(zhuǎn)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般是由經(jīng)驗(yàn)得出的尺寸標(biāo)準(zhǔn)和范圍確定的，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題再對(duì)設(shè)計(jì)方案加以改進(jìn)。一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品的尺寸及相關(guān)結(jié)構(gòu)要素的組合對(duì)產(chǎn)品的力學(xué)安全性的影響最大，傳統(tǒng)的方法并不能確定它們的影響情況。因此，采用有限元分析法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行強(qiáng)度、剛度檢驗(yàn)，估算承載能力及對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化是必要的，也是有效的。本文運(yùn)用Pro/E 2. 0軟件建立了中空板周轉(zhuǎn)箱的3D實(shí)體模型，應(yīng)用ANSYS對(duì)箱體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，得出各結(jié)構(gòu)因素對(duì)周轉(zhuǎn)箱強(qiáng)度的影響，為周轉(zhuǎn)箱的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
    中空板周轉(zhuǎn)箱的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，使得模型的建立、求解和分析大都比較困難，因此在討論結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響因素的時(shí)候可以對(duì)模型適當(dāng)簡(jiǎn)化，其他條件相同，討論其中一個(gè)參數(shù)如高度、長(zhǎng)寬比、厚度等對(duì)其應(yīng)力分布的影響，得到周轉(zhuǎn)箱的力學(xué)特性和參數(shù)最優(yōu)值，完成周轉(zhuǎn)箱改進(jìn)設(shè)計(jì)。
1、首先我們要建立幾何模型
    我們選用的是蘇州高新區(qū)萬(wàn)利隆塑料包裝有限公司生產(chǎn)的果蔬周轉(zhuǎn)箱。結(jié)構(gòu)參數(shù)為:長(zhǎng)440 mm，寬300 mm，高240 mm，壁厚2 mm。由于周轉(zhuǎn)箱結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，同時(shí)在分析過(guò)程中需要不斷修改尺寸，因此首先在Pro/ E里建模，再導(dǎo)入ANSYS中進(jìn)行網(wǎng)格劃分。周轉(zhuǎn)箱模型如圖1所示。

    中空板周轉(zhuǎn)箱最大應(yīng)力發(fā)生在四個(gè)拐角處(見(jiàn)下圖)，即三個(gè)面相交處，說(shuō)明在拐角處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，由于材料是在靜載條件下，而且使用的是塑性材料，從圖中可看出應(yīng)力集中的影響很小，且建模時(shí)對(duì)小圓角部位進(jìn)行了簡(jiǎn)化，也產(chǎn)生了一些影響，因此暫不考慮圓角處應(yīng)力集中。

    其余部位受力較均勻，應(yīng)力相對(duì)比較大的位置在加強(qiáng)筋處，說(shuō)明對(duì)于箱類塑料包裝容器，加強(qiáng)筋是提高強(qiáng)度和剛性的重要因素。正常工作壓力下，不考慮應(yīng)力集中影響，周轉(zhuǎn)箱大部分所受的應(yīng)力值都小于4 MPa，遠(yuǎn)小于材料的許用應(yīng)力13.5MPa，說(shuō)明材料抵抗破壞的能力還有很大潛力，周轉(zhuǎn)箱結(jié)構(gòu)有很大的改進(jìn)空間，整個(gè)箱體設(shè)計(jì)趨于保守。因此，為節(jié)省材料，降低成本，分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)周轉(zhuǎn)箱強(qiáng)度影響，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)是很有必要的。
 
3周轉(zhuǎn)箱結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)
    根據(jù)分析結(jié)果，為節(jié)省材料，降低成本，對(duì)箱體的結(jié)構(gòu)尺寸做進(jìn)一步的改進(jìn)。改進(jìn)后周轉(zhuǎn)箱尺寸如下:長(zhǎng)450 mm，寬300 mm，高240 mm，脫模斜度為10，加強(qiáng)筋尺寸為厚度t1= 1 mm，高h(yuǎn)1= 8 mm圓角半徑為8 mm。將改進(jìn)后的模型進(jìn)行有限元分析。
    箱體最大變形量為3. 587 mm，所受的最大應(yīng)力為9. 658 MPa，仍在材料的許用范圍之內(nèi)，箱體的質(zhì)量由0.92 kg減少到0. 71 kg，減少了0. 21 kg的制造材料，使中空板周轉(zhuǎn)箱廠家的材料成本降低了近22. 83 % 。
    在Pro /E 2. 0平臺(tái)上建立周轉(zhuǎn)箱的三維模型，通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換導(dǎo)入ANSYS 10. 0中，對(duì)周轉(zhuǎn)箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)力分析。
    由分析結(jié)果可以看出，周轉(zhuǎn)箱最易發(fā)生應(yīng)力集中的部位是四個(gè)拐角處，因此選擇合適的過(guò)渡圓角是減小應(yīng)力集中的關(guān)鍵;周轉(zhuǎn)箱承受力的主要部位是加強(qiáng)筋，說(shuō)明加強(qiáng)筋的合理設(shè)計(jì)是提高周轉(zhuǎn)箱強(qiáng)度的關(guān)鍵。
    根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)箱體進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，使之在保證安全可靠的同時(shí)，節(jié)約材料，降低成本。