基于Solidworks和Ansys Workbench的开架水下机器人电子仓的设计与分析

　　摘要：文章利用Solidworks对开架水下机器人电子仓结构进行设计，并通过数据传输至Ansys Workbench进行筒体和总装配体的静力学结构分析。同时，通过对结果的分析，验证了电子仓结构设计的合理性，保证了在水深200m下电子仓结构的安全性。

　　关键词：Solidworks；ansys；电子仓；静力学结构；水下机器人

　　中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）25-0001-02

　　1 概述

　　开架水下机器人是水下机器人的一种类型，其结构为框架式整体结构，采用分层式造型，整体分为顶层、中层和底层三层，两边是高强度的边框，顶层主要用来安装浮力块，中层主要用来安装固定装载有控制元件的电子仓和推进器，下层主要是留出安装后续的扩展设备，譬如机械手、配重块之类。这种结构总体布置比较方便，层次分明，加挂和装换设备仪器比较容易，而且高强度的边框还能起到围护、支撑和保护其他部件的

　　作用。

　　电子仓是开架水下机器人的重要组成部分，其作用主要是装载水下机器人的控制系统，所以电子仓结构必须要有良好的密封性能。这就要求其设计必须要满足能够承受在一定水深条件下的水下压强，不至于被破坏而发生严重的事故。

　　Solidworks是一款在中小型企业中得到普遍应用的集成CAD/CAE/CAM的三维软件。其主要功能在于其CAD功能非常强大，它能够方便地完成零部件建模，通过其数据传输接口与其他CAD/CAE/CAM软件进行数据传输。ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件，它由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer，NASTRAN，Alogor，I-DEAS，AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。本文主要利用Solidworks进行电子仓结构的结构设计，通过其数据传输接口将模型传送至Ansys Workbench中进行静力学分析，评判筒体是否满足在200m深下的抗压要求。

　　2 Solidworks实体模型建立

　　2.1 筒体的建立

　　电子仓筒体内要放置电源模块和数据传输模块，根据它们的尺寸和空间位置基本确定筒体的尺寸，最终的筒体外径大小选用200mm，厚度4mm，长度470mm，在散热要求和结构强度等要求上考虑选用6061-T6铝合金，材料参数如表1，材料为各向同性，介质均匀，模型如图1所示。

　　表1 电子仓筒体材料参数

　　材料 弹性模量/Pa 泊松比 密度/

　　（kg/m3） 屈服强度/MPa

　　铝合金 6.9E+10 0.33 2700 215

　　图1 电子仓筒体模型