基于proe的服務器機箱靜力分析

摘要：本文主要介紹了通過pro/e4.0軟件對電腦機箱的結構分析，主要是靜態載荷分析。大致過程為：對機箱建模—簡化模型—進行分析。利用分析結果來完善箱體結構材料，幫助計算機研發達成“質量取決于設計”的目的。

關鍵詞：機箱 pro/e 靜態載荷分析

1 概述

近年來，結構優化設計開始應用于工程優化設計中，并形成了專門研制工程優化設計軟件。隨著計算機技術的發展，工程優化設計軟件可以處理的變量規模不斷擴大，其中pro/e成為一個中型的非常實用的設計優化軟件。同時計算機硬件的發展也帶來大量的計算機外圍硬件設計。其中機箱的優化設計業變得十分重要。

2 服務器機箱建模

據機箱結構設計要求、風道設計要求和防輻射設計要求，設計任務如下：①確定各電腦零件尺寸并手工繪制草圖。②根據草圖利用Proe進行三維建模。③裝配三維零件模型。④形成必要的機箱零件圖和總裝配圖。最終實現一個寬，高，深分別為75 mm，400 mm，390mm。通過簡化如圖1：

圖1 機箱建模簡化整體效果

3 靜態載荷分析材料設定

在靜態載荷分析時，需要定義適當的約束條件，以模擬機箱支撐的狀況，然后再施以恰當的載荷。①指定材料，選擇了STEEL（鋼）作為材料的特性。②質量密度（Mass Density）為7.82*10-6kg/mm^3。③楊氏模量（Young's Modulus）又稱彈性模量，1.9948kpa。④泊松比（Poisson's Ratio）是材料橫向應變與縱向應變的比值為0.27。⑤熱擴張系數（Coefficient of Thermal Expansion）為1.17*10-5。

4 施加約束載荷與分析

4.1 常規上我們認為機箱底部是與地面接觸由于地面的支持與地面的摩擦。直接固定機箱的整個底部，來作為約束的作用面。Translation表示移位的X，Y，Z方向自由度設置，Rotation表示旋轉的X，Y，Z方向自由度約束設置。即規定在指定方向的具體位移或旋轉。規定會有類似載荷的作用。將地面的自由度都約束掉。力/力矩負荷仿真坐在PC上的一名100kg重的人，雖然機箱結構也會承受地心引力，但在此情況下，它本身的重量已不重要，可以忽略。選擇機箱頂面，施加100kg的力，Moment（力矩）為零。

4.2 靜態分析將根據模型中指定的約束和載荷來計算模型中變形，應力和應變。一個靜態分析也會告訴我們模型是否可以承受得住指定的載荷條件，零件所能承受的臨界點在何處，以及零件變形的位移量是多少。在輸出選項里面修改Plotting Grid為7，在這里可以輸入2-10的數字，以決定Pro/mechanica用來畫分析結果的詳細程度。這個值是沿著每一邊或越過每一元素的區間數，Pro/mechanica將使用它來創建畫圖格點，而系統也會在網格線的交點處計算數量值。對于機箱這個案子來說，這就是個項目的分析研究。為了文件管理容易，所以創建一個設計研究。設置相應的結果顯示方式。Legend Levels（圖例層數），設置云紋圖圖例的顯示層數，有效值在2-16之間。

Contour（等高），勾選此項后，將以等高線來顯示結果模型。建議在薄殼和2D模式下使用此項。若是實體，一起選擇IsoSurfaces。Label Cofitours（標簽等高），此項將以直接顯示等高值得方式來顯示結果模型，建議在黑白打印的情況下勾選。

IsoSurfaces（等曲面）此項將以等曲面代替線來顯示結果模型。等曲面有助于反應模型的內部行為。Deformed（變形的）此項以變形位移來顯示模型。勾選此項后，可在Scaling輸入框中指定放大變形的倍數（或百分比），同時下面兩個開關項變為可用。勾選Overlay Undeformed（疊覆不變形）開關項，表示要疊覆不變形的線框模型到變形模型上。勾選Transparent Overlay（透明疊覆），就會以透明的方式顯示疊覆物。按照上述的設置后我們可以得到圖2：

圖2 靜載荷分析云圖

5 結論

本文通過通過對機箱的Pro/mechanica環境下進行建模與分析。可以看出受重980N的力下，變形量并不大，而金屬鋼板和焊接的應力程度也遠低于會造成永久性變形的底部，顯示結構基本上沒問題。如果變形超過預期，那就要做結構上的修正處理。

參考文獻：

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