深度 | 塑胶件设计：什么样的加强筋结构对强度提高最好？
在上一篇文章深度 | 塑胶件设计：戴森吸尘器中加强筋的力学和美学中，我以戴森吸尘器为例来说明：提高塑胶件强度的最好方式是添加加强筋，而不是增加壁厚。
我把这篇文章也发布在头条上，部分头条网友认为这是常规化设计，太简单了，对此不屑一顾：
同部分头条网友一样，我之前也认为加强筋的设计很简单，并没有花太多的精力去研究过如何去设计加强筋，之前对于加强筋的认识仅仅限于：
但是，微 信群朋友对于加强筋结构进行了灵魂拷问：为什么戴森的对角型加强筋比传统的纵横网格型对强度的提高要好？
群友的认真思考态度深深启发了我，于是我做了更多的资料搜索，发现加强筋的设计一点也不简单，水很深。
杜邦对加强筋的研究
在使用塑胶代替金属时，由于金属的强度通常高于塑胶，于是在设计塑胶件时不可避免的需要使用加强筋。
杜邦对于承受扭曲载荷的零件（类似于椅子类零件）做了FEA受力分析。第1种是没有加强筋的情况，塑胶件是U型，外形尺寸305X51X51mm，壁厚为5.1mm，无加强筋。左侧固定，在右侧顶端承受11NM扭曲载荷下，其产生的旋转角度和弧度如图所示： 
第2种是在第1种的基础上添加了Z字型的加强筋，加强筋厚度为1.7mm。左侧固定，在右侧顶端承受11NM扭曲载荷下，其产生的旋转角度和弧度如图所示：
第3种是在第1种的基础上添加了X字型（类似于戴森的对角型）的加强筋，加强筋厚度为1.7mm。左侧固定，在右侧顶端承受11NM扭曲载荷下，其产生的旋转角度和弧度如图所示：
第4种是完全的实体，外形尺寸305X51X51mm。左侧固定，在右侧顶端承受11NM扭曲载荷下，其产生的旋转角度和弧度如图所示：
通过上述四种设计的FEA分析结果来看，第4种的的强度最好。但是，这样的设计很难通过注塑成型工艺加工，不太实际。
增加X型（对角型）加强筋是最切实可行的方法，相对于无加强筋的设计，其强度增加了四倍。最后，杜邦建议在考虑提高塑胶件的扭曲强度时，首先应当考虑的是X型（对角型）加强筋。遗憾的是，杜邦并没有对传统纵横的加强筋进行分析。如果各位读者会使用Ansys等FEA力学分析工具，也可以自行分析。而在微 信群里有群友告知已经有公司对各种类型的加强筋的做了力学分析并进行实物测试，最后证明X型（对角型）对提高扭曲强度是最优的。鉴于保密的原因，该图片无法大范围分享。我也相信戴森在设计加强筋时，一定是做了相应的FEA分析，最终选择了对角型加强筋。注：对角型加强筋仅仅是对扭曲载荷更有效，对于其他类型的载荷，需要根据FEA分析选择合适的加强筋结构。想不到一个简简单单的加强筋就有那么多的套路，这真是让我大开眼界。也许，这就是工程师所必须具备的工匠精神：对于任何的一个设计细节都不要想当然，凡事知其然，还必须知其所以然，多去思考，多去探讨，一步一步走向大师之路。1. 免责声明：部分图片来源于网络，仅供学习用，侵权删。
2. 原创作品，欢迎转载，抄袭必究。如需转载，请联系作者，转载要求不能修改内容和保留文末作者及公 众号信息。
