白色家电有限元分析解决方案
电子行业简介
电子行业是有限元分析应用的一个重要领域。随着全球电子工业的飞速发展,电子产品的设计愈来愈精细、复杂;市场竞争要求电子产品在性能指标大幅度提高的同时,还要日趋小型化。电子产品跌落、新型电子材料的研发和制造、音频设备声场特性的设计和评估、电子产品的热力仿真、芯片封装的热分析等的力学仿真是电子领域中很深入、复杂并极具挑战性的课题,需要多门学科的理论和方法的综合应用。
针对电子领域关注的各种线性、非线性、热力耦合,湿热耦合,跌落、开裂等力学问题,仿真分析软件有针对性的提供了相应的有限元分析解决方案。Abaqus的有限元分析能力已经被全球各大电子生产和设计单位所检验并得到了广泛的认可。
Abaqus等软件被应用于电子行业的各个方面,微观到芯片级组装,失效以及微观级别焊接等问题,宏观诸如个人电子用品的抗震,跌落,模态,热流动等分析。并且被各大电子设计厂商采用进行新产品的研发和设计。
目前,电子电器行业高端厂商对产品的可靠性要求非常高,生命周期长,且开发成本高昂,开发和失效分析过程对cae有较强需求。目前国内的行业cae能力不高。 电子电器产品属民用日常消耗品,生命周期短,产品量大,设计空间小,优化精度和难度大。从软体到双屏到穿戴等,技术点和新材料应用升级快,评估点多,挑战多。散热和强度问题严重。
电器产品例如大小家电,冰箱彩电洗衣机等,目前业界cae能力并不高。主要需求集中在包装跌落,运输风险等。医疗电子,需求方向则比较分散且复杂。
整机跌落方案和包装优化分析
要点:
(1) 金属件和冰箱本体板面结构部分采用壳单元,弹性部分(如冰箱吸力门胶垫)建议采用体单元
(2) 一般附件采用质量单元,空腔类附件采用面单元
(3) 衬垫采用二次四面体单元,外包装纸箱视其实际结构,致密的可用各项同性的壳单元,瓦楞形的可能采用各向异性的体网格(客户可提供其各向异性参数)
(4) 涂层:因跌落实测中出现过涂层开裂的现象,若分析涂层应力,需在钢板实体网格的表面加一层面网格,采用2d的MEMBRANE膜单元做涂层,用胶粘单元将其与壳体连接,可算出应力云图。(经讨论确认不需要对涂层法向内部结构做研究)
(5) 螺钉等紧固连接位置细致处理:若螺钉处在重点评估区域,需人为做精细处理,使网格尺寸及各向分布协调。需考虑螺钉孔、螺钉帽、螺钉垫片、螺钉弹簧等的导力方式/作用面积等。
(6) 发泡材料:各向同性材料处理,实物检视发泡材料和外壳之间直接粘接。经讨论,分析采用在发泡材料和外壳之间单独加一层,这一层的材料属性与发泡材料相同,客户可给出其撕裂门槛,用胶粘单元做,撕裂门槛值设置为胶粘单元失效门槛值
(7) 胶布:可把胶布做成2d的MEMBRANE膜单元,在胶布和箱体接触的部分采用cohesive粘结单元(该单元属于胶连接单元,需要给出粘接部分撕裂力的大小)。操作过程有一个预拉伸的动作,需加预紧力
(8) 铝箔纸:用于做加强,可采用壳单元,按客户提供的标准紧固方式与箱体连接
(9) 点胶固定: 可用焊接单元模拟,计算出胶块位置的受力,需客户提高标准胶块形状或粘接面积。
(10) 磁封:门和门槛之间加一层cohesive胶粘单元,按磁力大小设置单元失效上限。门与框之间加接触,设置摩擦系数。定义自动搜索接触,胶粘单元一旦失效,接触解除,门的重量都由门轴承担。
(11) 壁厚不均处:箱壁做成3D的壳单元,厚度变化交界区域设置NODE厚度的线性渐变或子模型技术。
(12) 外包装打包带:2d的MEMBRANE膜单元做打包带,加预紧力。带子和纸箱间加接触,设置摩擦系数。
(13) 应用isght设计打包带doe实验,后续计算可分析出最佳的打包带方式和影响因子
意义:
(1) 对每个重要细节和特殊部分准确建模,以得到高精度的结果,用于指导设计
(2) 对打包方案进行分析,可得到最佳的打包方式和提取设计规则,有利于长远的设计发展。
(3) 通过此方案,可显著提升美菱的cae分析能力和结构设计能力。
电视支架强度和优化分析
要点:
(1)新设计的平板电视支架需要满足客户要求的规格:在固定底座的条件下,向前后各施加一定大小的力,要求支架的变形量不得超过一定的百分比。
(2)用ansa建模并添加边界,在abaqus上计算分析,得出不同设计方案下支架的变形量及变形趋势,并提出优化建议和方向 。
(3)由于电视支架是对称模型,故采用了对称加载技术,有效降低计算量。
意义:
(1) 为该电视品牌提供了方案对比结果,便于其准确地选择较好的结构方案。
(2) 为该电视品牌提供了变形趋势分析,使其知晓行之有效的改善方向。
(3) 为该电视品牌提供了准确的变形量数据,可提供给其客户,作为康佳产品性能的市场准入依据。