基于ABAQUS的洗衣机门铰链有限元分析

　　0引言

　　洗衣机门铰链是滚筒洗衣机的非常重要的零部件，其结构设计合理性与否直接关系到洗衣机门开启是否方便，洗衣机门铰链的寿命是否满足要求等问题。本文主要讨论滚筒洗衣机门铰链强度校核问题。下图为夏普门铰链3D模型，在反复的开门撞击下，门铰链会出现断裂，现在对结构进行分析，并根据分析结果进行结构改善，保证其在要求2.4万次寿命情况下门铰链不出现断裂。由于每次开门力度大小不一样，具有随机性，如果精确预测门铰链在随机性载荷下的寿命是很困难的，且寿命计算也是需要实验得到材料的S-N曲线，所以对该分析做一定的转换。根据一般金属材料应力寿命曲线可知，承受的应力越小，则寿命越长，因此对原来的结构的铰链进行分析，加强其薄弱处，再对改善后的结构以相同的载荷条件进行分析，只要与之前相比，应力大大减小，则寿命也将较大提高。

　　1仿真分析模型的简化

　　有限元分析的前提条件是要对实际模型进行简化处理，建立仿真分析模型。由于Abaqus/CAE的Part模块实体建模功能不是很强大，所有的三维建模工作在UG软件中完成，再将简化的实体模型，再转化为STP格式后导入到Abaqus/CAE中。

　　2材料及截面属性的创建

　　3网格划分

　　4边界条件和载荷

　　5计算结果及结果分析

　　5.1分析结果

　　5.2分析结论及改进措施

　　1）如果提高门铰链的寿命，需把最大应力值降低。降低应力值的措施有以下几种：

　　（1）应力最大处即结构薄弱处强度加强；

　　（2）分散开门时撞击力大小，将接触位置增多，接触面加大；

　　（3）采用缓冲方式，降低撞击力大小。

　　按照上述思路改善铰链结构，增大撞击时接触面积，应力最大处增大圆角，门铰链三维结构在UG中更改后，导入Abaqus中，再按照上述分析过程，对改进后结构进行有限元分析，分析结果如图4所示；

　　2）上述改进结构做手板试验验证，在冲击载荷作用下，耐久试验次数在22000次时应力最大处位置出现断裂，与之前结构7000次寿命相比，寿命有显著的提升，验证上述CAE分析的在相同冲击载荷下结构应力值由182.3减小到162.2MPa，零件的寿命会明显提高的结论。

　　6结论

　　1）从一般材料的S-N曲线规律，可以判断，最大的交变应力值越小，其寿命越长。通过Abaqus/Standard结构分析方法可以看出，可以有效分析洗衣机门铰链在开门冲击力作用的情况下其应力分布情况，并根据材料的S-N曲线可以判断寿命大小。后期的试验验证了分析结果的可靠性，这对门铰链的结构设计有一定的指导意义；

　　2）Abaqus软件可以很好的实现客户的要求，使用Abaqus软件通过仿真的方法可以对设计方案进行优化和指引。

　　参考文献

　　[1]石亦平，周玉蓉.Abaqus有限元分析实例详解.机械工业出版社，2006.

　　[2]2010年度地区用户论文集.