基于ANSYS的抱杆安装力学研究

李泽轩

【摘要】 由于我国社会快速发展，科学技术不断提高，通信设备也在随着不断改革创新。通信设备成为现在生活中必不可少的必备品之一，人们的联系大部分都是依靠通信设备来是实现的。通信在我国的应用越来越广泛，已经遍布人们生活和生产的各个部分，成为我国的生命线工程。我国多年来连续不断发生自然灾害，导致通信设备被破坏，影响到人们的正常通信联系，让人们对此感到失望。为了让通信设备在自然灾害中受到较小的破坏，保证通信设备正常工作，避免产生较大的经济损失，我国开始对通信设备的抱杆安装力学进行研究，利用ANSYS有限元分析软件对其机构进行分析、优化，提高通信设备的整体使用性能。

【关键词】 通信设备 抱杆安装 有限元分析 动力特性一、抱杆安装试验分析

本文主要研究的是通信设备抱杆安装的力学，选择的试验研究对象是抱杆安装通信设备，结构组件有抱杆、安装设备以及连接两者的抱杆安装件。抱杆安装件是由固定板、加强梁、横梁和2个L型的支架组成的；在通信工程的建设中，经常用的抱杆有配重式抱杆、铁塔式抱杆、附墙式抱杆、铁塔平台延伸抱杆等多种形式，本文主要的实验抱杆是将工程实际中抱杆做了一个统一和简化，把抱杆的底部和地面连接在一起，设备底面到底面的距离设置成一千米，用此来研究和分析抱杆与设备组成之间的力学关系以及影响。

在这个试验研究中，我们主要研究的是对自然灾害中，地震对抱杆安装的影响，分析在地震的情况下，抱杆组件之间的相互作用力，以及组件的承受力。将它们之间力的相互影响分析出来，从而进行针对性的设计，设计出抗震性强的抱杆安装系统。

二、ANSYS有限元软件分析

本次根据模拟地震固定的频率以及地震的类型，判断抱杆组件结构是否会与地震发生共振的情况。如果设备在模拟的地震情况中，产生的震动频率与模拟地震的固定频率相接近，则抱杆设备就会在地震的情况下与其发生强烈的共振现象，最后会导致抱杆设备承受不住力的作用而发生断裂，使设备受到损坏。

根据模拟状态下，弹性力学有限元法可以知道抱杆式安装的设备在运动时的方程式：[M]{X}+[C]{X}+[K]{X}={F（t）}，其中的[M]代表着质量矩阵，[C]代表着阻尼矩阵，[K]代表着刚度矩阵；第一个{X}代表的是结构加速度向量，第二个{X}代表的是结构速度的向量，第三个{X}代表的是结构位移向量，{X}={X1，X2，X3···，Xn}；最后的{F（t）}代表的是结构激励向量，{F（t）}={f1，f2，f3，··fn}。模态分析就是利用方程式来计算器特征值以及对用的特征向量。

模型建立。根据相关的软件建立一个抱杆安装设备的实体模型，在ANSYS中导入，对其动力特性进行分析。因为通信设备内部的构建连接的比较复杂，所以在建立模型的时候省略了机箱、抱杆等中间的一些倒角和工艺小孔，对主要的研究原件（电路板、电子元器件等）进行了严格的设计制作，利用平均分布将模型给建立好。

为了有利于有限元分析时的模型网格划分，提高计算效率，在建立模型的时候，进行了一定程度的简化，但是并不想象试验的进行和效果。

三、试验研究以及结果分析

对试验方法以及试验设备进行分析。对试验进行有限元分析是，根据通信设备抗震性检测的有关规定，利用大型震动设备对研究对象给予震动力来源，并且将震动的频率固定在适当承受范围之内。把所研究的设备按照工程连接方式安装在抱杆上，并且用螺栓将其与振动台相连接。

此次抱杆安装力学分析试验采用的是白噪声激振法，震动的频率范围控制在1到36Hz。为了保证加速度不会损害研究设备，将加速度值固定为0.1g，激振时长为150s，并且采用先进的加速传感器对试验进行控制，最后得出试验数据，并且根据相关的方程式进行计算，最后进行分析研究。

试验研究结果分析。对于抱杆安装通信设备的抗震性能来说，影响到其结果的有两个方面：（1）通信设备自身结构、材质等抗震性能的影响；（2）抱杆安装系统方面的影响。

而在试验中所知，通信设备的固有频率与地震的频率非常接近，发生地震的时候就会与地震频率一起产生共振现象，最后就会导致通信设备损坏。为了避免共振情况的发生，必须对设备固有频率进行提高，减少地震频率的影响。从大体上来说，设备与安装的抱杆相互作用对自身动力的影响是最大的，抱杆系统自身的频率越高，整个系统动力特性就越强，但是抱杆安装件的刚度还会反馈作用力，所以固有频率取决于抱杆。

安装设备质量以及高度三个方面。在进行抱杆安装时，应该采取抱杆刚度高，设备质量大的安装在下部的方法来改善其动力特性。

四、结束语

通信设备的抱杆安装非常的重要，它的质量好坏直接影响到了人们的生活和生产。为了避免出现较大的经济财产损失，保证人们的生活和生产，我们应该根据所研究的动力特性对设备进行改善。根据有限元分析出的震动特性对设备进行改进设计，进一步提高通信设备的抗震性能。