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CAE仿真為門窗滑撐安全保駕護航

滑撐是門窗五金配件的一種,它又稱鉸鏈、四連桿,是連接平開窗扇和窗框的常見裝置。滑撐的作用是在窗戶開啟和關閉時起到承重支撐和定位功能,喏(▽看下圖),消費者可以在家里外開窗的角部找到它。

現代樓盤建筑高度不斷提升,城市范圍不斷擴大,高層建筑窗戶導致問題的比例就越高。外開窗用滑撐規范中要求材質為不銹鋼,但有不少黑心商家會為了省錢而用便宜劣質的滑撐,這會為日后使用留下窗扇掉落、關不上、啟閉有噪音、強度不夠、生銹等隱患。2019年6月13日,深圳福田區御景華城一扇玻璃窗戶在風中從20樓掉落,一名6歲男童與母親在路過該小區的一家水果店時,正好被掉落下來的玻璃窗砸中。事發后,男童被緊急送往深圳市中醫院,最終還是救治無效。

為防患于未然,杜絕類似悲劇的重演,門窗滑撐的質量可靠性及安全性必須達到相應的標準。有限元分析技術能夠在門窗滑撐產品設計之初就對其進行可靠性驗證,分析設計缺陷并加以優化。以下滑撐強度有限元分析案例。


分析目的

開啟狀態下,承受扇重100KG,并在窗扇中心施加垂直窗扇平面的載荷F=2000N,分析滑撐各桿件受力分析。

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FEA模型

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分析工況

依據實際使用情況,固定滑軌A所有螺栓位置點,同時在滑軌B的端面施加500N/-Y方向的均布載和500N/+X方向的均布載,邊界及載荷示意圖如下所示。

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分析結果

1、滑撐在載荷作用下最大應力為205.8MPa,略高于其所用材料的屈服強度(sus304/205Mpa) ,但遠小于其所用材料的屈服強度(sus304/490Mpa),出現在滑軌A上端螺栓孔位置。由于應力集中區域較小,破裂失效風險較低,但應關注其疲勞失效。

2、滑撐在載荷作用下最大變形量為8.655mm,出現在滑軌B中端部位。

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應力云圖

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位移云圖

通過上述案例可知,有限元分析直觀快速的反映出門窗滑撐的應力分布情況,為后續優化設計提供了方便、直觀、可靠的參考數據,使門窗滑撐最大應力值的位置進行轉移,盡可能的降低門窗滑撐的強度失效風險,從而延長產品使用壽命。

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