论文总字数:26714字
摘 要
为解决笔记本电脑在跌落过程中的损坏问题,进行有限元仿真分析以提出可靠地改进方案是一种行之有效的办法。本文基于苏州三星电子某款型号电脑研究,主要进行以下四个方面的工作。首先是笔记本电脑有限元模型的建立。三星公司提供的笔记本电脑模型非常复杂,包含有许许多多加强筋,圆孔,小倒角以及铭文数据,这些都会对划分网格产生极其不利的影响。所以首先要进行三维模型的简化与建立,去除不必要的结构,建立起笔记本电脑的三维全实体模型。然后使用有限元分析软件HyperMesh进行模型清理,确定连接方式,对于连接面进行布尔运算。之后划分有限元网格,对于实体模型,网格划分采用简单方便计算的四面体网格,建立笔记本电脑的有限元分析模型。
其次,对于HyperMesh预处理好的有限元模型,分别建立笔记本电脑面跌落,棱跌落,角跌落三中跌落方式下的跌落计算模型。加载好材料属性、重力与初速度等模型数据后,导出模型使用RADIOSS求解器进行分析计算。
再次,对于RADIOSS求解器算出的结果导入HyperView中分析。通过笔记本电脑模型的不同部件的最大应力值与屈服强度之间进行比较,确定笔记本电脑的受损程度和不同部件之间受损的先后次序关系。
最后,提出一种优化方案,减小笔记本电脑的受损状况。笔记本电脑的三种跌落方式中,支架由于仅仅通过几个螺栓与后盖相连,导致产生了比较大的应力集中。本文优化时加大了支架与顶盖部分的接触面积,并在前框上设计卡扣,减小了支架的应力集中分布,优化效果良好。
关键词:笔记本电脑;跌落仿真分析;有限元建模;优化分析
THE SIMULATION OF LAPTOP DROP TEST
02012506 Chuanyun Yu
Supervised by Jianrun Zhang
Abstract: To solve the problem of notebook computer’s dropping damage,using finite element simulation analysis to put forward a reliable improvement plan is an effective way. Based on some models of computer of Suzhou Samsung electronics, this article mainly study the following four aspects.
Firstly,the finite element model is established. The computer model provided by Samsung notebook company is very complicated, containing many stiffener, round hole, the small chamfer and inscriptions data, these are extremely adverse on mesh. So it is necessary to build the simplified 3-D model first, remove unnecessary structure, establish a three-dimensional notebook computer entity model.Then the model is cleared based on the finite element analysis software HyperMesh and Boolean operation is made for junction surface.Finite element grid is divided after.The entity model is meshed with simple and convenient calculation tetrahedral grids, to establish finite element analysis model of notebook computer.
Secondly, the finite element model pretreated by HyperMesh is respectively set up 3 dropping ways including laptop face drop, edge drop and angle drop .Then the material properties, gravity, and initial velocity is loaded to the model which will be exported and calculated by RADIOSS solver.
Thirdly, the results of RADIOSS solver calculating is analyzed in HyperView. Through analyzing the maximum stress value and comparison between the yield strength of different parts of the notebook computer model, the damage rate of the laptop and the damage sequence relation between different parts is discovered.
Finally, an optimization scheme is proposed in this paper to reduce the dropping damage . Because only by few bolts are connected to the back, big stress concentration in bracket is discovered in three dropping ways of notebook computer.To reduce the stress concentration distribution of the bracket, the contact area of bracket with the top part is increased, and card clasp in front is designed in this paper. The optimization effect is proved good.
Keywords: laptop;the dropping simulation analysis;finite element modeling;optimization analysis
目录
1、绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题研究内容 2
1.4本章小结 3
2、跌落仿真问题的理论研究 4
2.1有限元分析流程 4
2.2跌落问题的有限元算法 4
2.2.1隐式动态分析法 4
2.2.2显式动态分析法 5
2.3有限元控制方程的显式积分算法 5
2.4中心差分算法稳定条件 6
2.5本章小结 7
3、笔记本电脑有限元模型的建立 8
3.1笔记本电脑三维模型的建立。 8
3.1.1几何模型的简化与建立 9
3.1.2连接关系的确立及接触设置 13
3.2材料的模拟 13
3.3网格划分 14
3.4本章小结 15
4、跌落仿真分析 16
4.1跌落标准选择 16
4.2跌落仿真设置 16
4.2.1接触设置 16
4.2.2刚性墙设置 17
4.2.3跌落工况及载荷设置 17
4.2.4时间步长控制与质量缩放 17
4.3仿真结果查看 18
4.3.1面跌落 18
4.3.2棱跌落 23
4.3.3角跌落 27
4.4本章小结 33
5、顶盖优化设计 34
5.1顶盖结构改进方案 34
5.1.1支架改进方案 34
5.1.2 前框改进方案 35
5.2改进后跌落性能验证 36
5.3笔记本电脑跌落仿真流程 36
5.4本章小结 37
6、总结与展望 38
6.1总结 38
6.2展望 38
致谢 40
参考文献 41
笔记本电脑跌落仿真分析
1、绪论
1.1研究背景
笔记本电脑作为便携式计算机已经越来越普及到人们的日常生活中。随着越来越普及化,人们对笔记本电脑的性能和寿命也提出了越来越高的要求。但是在使用的过程中,一些问题也更加频繁的发生,产生越来越严重的影响。在笔记本电脑的使用过程中,液晶显示器发生故障的频率远远大于其他部件,而引发显示器故障的最主要人为因素则是笔记本电脑的跌落问题。根据IDC(international data cooperation)1998年的一项调查,高达64%的笔记本电脑的损坏都与跌落碰撞有关[1]。
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