Abaqus有限元軟件在優(yōu)化筆記本硬盤(pán)沖擊加速度中的應(yīng)用
本文通過(guò)abaqus的動(dòng)力顯式算法對(duì)某款筆記本的沖擊測(cè)試進(jìn)行了模擬仿真，對(duì)比了不同設(shè)計(jì)方案對(duì)硬盤(pán)在沖擊過(guò)程中的防護(hù)情況，從而避免了盲目的制定修改方案，大大提高了效率，節(jié)約了成本；同時(shí)，也為以后的筆記本設(shè)計(jì)提供了相關(guān)的依據(jù)。
目前，筆記本的設(shè)計(jì)理念越來(lái)趨向于超薄，超輕的設(shè)計(jì)理念，眾多筆記本制造商也正在努力迎合這種新的理念；為此，他們不斷在筆記本的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，材料應(yīng)用上大膽創(chuàng)新。然而創(chuàng)新并不是一蹴而就，需要我們不斷地試驗(yàn)，不斷地測(cè)試，不斷地調(diào)整，一步一步逼近我們想要達(dá)到的目標(biāo)；在此期間，如果還按以前的做法：設(shè)計(jì)模型，制作手板，實(shí)際測(cè)試，然后再修正手板，或者重做手板，那么就需要昂貴的成本和大量的時(shí)間；往往一套手板的制作費(fèi)用很高，而且多次測(cè)試的不穩(wěn)定性也較高，花費(fèi)時(shí)間也較長(zhǎng)；筆記本減薄以后，對(duì)其性能會(huì)造成較大影響，比如硬盤(pán)、光驅(qū)、主板等器件在沖擊、跌落過(guò)程中，很可能會(huì)失效，這將直接影響筆記本的使用。
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在某款筆記本在設(shè)計(jì)過(guò)程中，硬盤(pán)的沖擊加速度一直超過(guò)其規(guī)定值，而通過(guò)應(yīng)用abaqus對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行了分析對(duì)比，最后找到了可行的解決方案。
CAD模型
筆記本在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下，沖擊底面的安裝圖如圖1所示；
圖1
CAE模型
圖2
加載及邊界條件
在沖擊臺(tái)下表面施加幅值大小為122g，時(shí)間為2ms，方向垂直向上的半正弦波加速度A，對(duì)整個(gè)模型施加大小為1.524m/s，方向垂直向下的初始速度V；如圖3所示；
圖3
分析結(jié)果
原始方案
圖4
結(jié)果：由于D殼在沖擊過(guò)程中變形較大，與沖擊臺(tái)發(fā)生了直接撞擊，導(dǎo)致硬盤(pán)加速度過(guò)大，超過(guò)規(guī)定值（275g)；
新方案一：
在D殼下增加第五支橡膠墊（如圖5)
圖5
結(jié)果：由于增加了第五支膠墊，對(duì)D殼產(chǎn)生了緩沖作用，大大降低了硬盤(pán)加速度；
新方案二：
將原方案的四個(gè)膠墊的材料更換為PC+ABS
結(jié)果：由于更換材料后，四個(gè)膠墊在沖擊壓縮中變形量降低了，D殼與沖擊臺(tái)的撞擊力減少了，所以硬盤(pán)加速度也降低了；
新方案三：
在原方案的基礎(chǔ)上把D殼四支膠墊的相對(duì)距離縮小（如圖6)
圖6
結(jié)果：膠墊相對(duì)位置縮小，增加了D殼的剛度，所以變形量減小，減小撞擊力，降低硬盤(pán)加速度；
新方案四：
把原方案的膠墊材料更換為T(mén)PU(彈性模量高于橡膠），同時(shí)膠墊加厚1.3mm；
結(jié)果：和方案二相似，更換材料后，膠墊變形量降低了，同時(shí)膠墊增高后，加高了D殼與沖擊臺(tái)之間的距離，所以D殼與沖擊臺(tái)的撞擊力也會(huì)減小，硬盤(pán)加速度相應(yīng)也降低了；
結(jié)論
通過(guò)圖7的曲線對(duì)比，我們可以清楚地看到各方案的優(yōu)化結(jié)果，很明顯，新方案的硬盤(pán)加速度都低于240g，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
圖7
從而得出以下兩點(diǎn)結(jié)論：
在沖擊、跌落等動(dòng)態(tài)過(guò)程中7zhuan.cn，D殼的變形量，膠墊的變形量，是我們關(guān)心的重要數(shù)據(jù)；因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)它們的掌握，我們才能判斷沖擊過(guò)程中D殼是否會(huì)與沖擊臺(tái)發(fā)生碰撞，或者D殼受到碰撞力的大小，從而能夠判斷硬盤(pán)的加速度大小；
當(dāng)D殼結(jié)構(gòu)材料一定時(shí)，合理選取膠墊的厚度、硬度及其間距，都可以調(diào)整D殼與沖擊臺(tái)之間的碰撞力大小，從而保證硬盤(pán)受到保護(hù)；
給ID設(shè)計(jì)師提供兩條建議：
在ID/ME的最初布局中就要考慮膠墊的位置、厚度和材料硬度，這些重要的參數(shù)對(duì)于后期沖擊時(shí)，HDD是否能夠得到很好的防護(hù)都有很大的影響；
在ID/ME階段，在ME完成3D后，開(kāi)模前，可以通過(guò)仿真分析，提供有效的方案對(duì)比和優(yōu)化建議。
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