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验证有限元模型的正确性,灯杆底部和悬臂臂根部设置a、B、C 三个测量点分别用电阻应变计粘贴,灯杆水平放置悬臂式。用静态应变仪测量各点的应变,并用静应变计测量顶位移。消除灯杆水平放置后,消除重力影响,得到各测点的应力和位移试验结果。有限元计算结果与试验结果的比较见表2。
有限元计算结果与表2中的试验结果比较表2
表2中的应力比较误差5%以内,灯杆试验过程中有明显的塑性变形,试验得到的位移结果也比较大大的。因此,有限元计算结果基本正确,可用于改进设计。
3改进设计
结合有限元分析和试验试验结果,提出了以下优化方案:
方案1:灯杆壁厚从3mm优化为3.5mm。
方案2:灯杆下部外径优化180mm~200mm,转角杆尺寸由60mm×90mm×4mm优化为60mm×90mm×5 法兰尺寸从320 mm×320 mm×16mm优化为340mm×340mm×16mm。
再次使用有限元软件计算修正模型。
中各方案的有限元计算结果从表3可以看出,方案一和方案二均满足设计要求。第二种方案中,应力和位移相对减少,所用材料较少,方案二的改进效果明显。
4结论
至8 通过对M铝合金灯杆风荷载作用下的有限元分析,得到灯杆的应力和位移,并通过试验验证了有限元模型的正确性。此基础上,进行了路灯杆的优化设计,提出了两种优化方案,两者均取得了良好的效果。考虑到材料的经济使用,建议采用增加灯柱下部外径的方案。
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