笔记本电脑触摸板结构变形分析

论文总字数：23955字

摘 要

（1）查阅相关文献，了解了笔记本电脑触摸板结构及笔记本电脑散热相关技术，提出了触摸板变形原因的假设，确定了本文的研究方案及技术路线。

（2）以传热学、计算流体力学等相关理论为基础，根据已有笔记本电脑结构参数建立了笔记本电脑三维模型，并用ANSYS ICEM对其进行网格划分，之后在FLUENT中完成了笔记本电脑热仿真，得到触摸板处各部件温度场分布。

（3）将触摸板处各部件温度分布导入ANSYS Workbench中，在Workbench中完成了对触摸板处各部件的变形及应力分析，得出了各部件的位移及应力分布云图，验证了前文关于触摸板变形原因的假设，证明了热应力是导致触摸板变形的重要原因，并提出了触摸板结构改进建议。

关键词：笔记本电脑触摸板；热仿真；热应力

Stuctural Deformation Analysis of Notebook Computer Touchpad

Xing Jialu

Supervised by Professor Zhang Jianrun

Abstract：With the integrated and lightweight trend of notebook computer, the portability of the notebook computer also needs to be considered by designers. So the touchpad has become the necessary input equipment of every notebook computer nowadays. However, during the period of touchpad using, many users reflect that the touchpad is easy to generate warping deformation, which could cause the inconvenience of touchpad usage. For this problem, we analyze that the main reason of this phenomenon should be the thermal stress of the touchpad. So based on the research of other scholars before, we choose a certain type of laptop, build up the FE model and use the FLUENT software to simulate the temperature distribution of the laptop’s touchpad. Then we simulate the stress and deformation distribution of the touchpad, which is caused by temperature. The main research works carried out by this paper are as followed:

1. According to the investigation on the actual situation of research about notebook and touchpad, we carry out the assumption that the deformation of touchpad is caused by thermal stress, and determine the research scheme and technical route.
2. Based on the theory of heat transfer and computational fluid dynamics, the numerical simulation model is built up and the thermal simulation of the laptop is finished.
3. The temperature distribution of touchpad components which is concluded in the simulation before is imported to ANSYS Workbench to analyze the deformation and stress of the touchpad components. We obtain the contours of the deformation and stress of the touchpad. It is concluded that the thermal stress is one of the important reasons which cause the deformation of touchpad. And we make some suggestions to reduce the deformation.

Key words: notebook computer touchpad; thermal simulation; thermal stress

目 录

1. 绪论 1

1.1研究背景与意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1笔记本电脑散热研究 2

1.2.2笔记本电脑触摸板介绍 3

1.2.3国内外研究现状 3

1.3本文主要研究内容 4

1.4本章小结 5

2. 相关理论及软件介绍 6

2.1传热学理论基础 6

2.2 计算流体力学简介 8

2.3 应用软件简介 10

2.3.1 FLUENT软件简介 10

2.3.2 ANSYS ICEM CFD软件简介 11

2.3.3 ANSYS Workbench15.0软件简介 12

2.4 本章小结 12

3. 笔记本电脑热仿真计算 14

3.1 笔记本模型建立 14

3.2 模型预处理 17

3.3 网格划分 18

3.4初始化条件及边界条件的设置 19

3.5 迭代求解 20

3.6 热仿真结果及分析 21

3.7 本章小结 24

4.笔记本电脑触摸板热应力分析 25

4.1 模型建立及网格划分 25

4.2 定义模型材料及属性 26

4.3 定义接触及载荷 26

4.4结果及分析 27

4.5 本章小结 30

5.总结 31

致谢 32

参考文献 33

1. 绪论

1.1研究背景与意义

笔记本电脑自问世以来，已经从一个简单的录入工具逐渐演变为具有强大计算性能以及多种功能的集成平台，许多高新技术被运用到笔记本电脑中。现在笔记本电脑的功能已经逐渐完善而且价格也能够被大多数人接受，笔记本电脑已经在很多场合中取代了台式机。笔记本电脑的发展方向逐渐趋于轻量化和集成化，功能却趋于丰富。随着笔记本电脑的普及，人们对其便携性也提出了更高的要求，传统的计算机定位设备鼠标已经无法完全满足笔记本电脑便携性的要求，而笔记本电脑触摸板的出现很好的弥补了鼠标的缺陷，已经成为了现在笔记本必备的定位设备。然而在笔记本电脑使用过程中，经常有用户反映触摸板会出现变形、边角翘起甚至剥离等问题，严重影响了触摸板的正常使用（图1.1）。这个问题已经引起了相关笔记本电脑制造厂商的注意。三星笔记本电脑公司经过对该问题的调查得出的数据如图1.2所示，三个图表分别表示该问题出现的时间及次数、各种机型对应出现该问题的不良品率和出现该问题的触摸板尺寸，从图上可以看出每年的6到8月份为变形问题高发时间段，同时可以看出此问题出现的机型主要集中在14寸笔记本电脑中。

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