Abaqus在电子产品开发中的应用研究-联想.pdfVIP

Abaqus在电子产品开发中的应用 元春峰 辛志峰 联想集团 创新设计中心 北京市海淀区上地西路 6 号,100085 摘 要：本文以某服务器产品的有限元仿真分析为例，阐述了应用大型非线性软件 Abaqus 进行有限元分析的 CAE 分析流程， 从角跌落与冲击方面介绍了 Abaqus 在显式求解方面的强大功能，分析结果对于产品的设计改进提供了有利的支持。 关键词：Abaqus，仿真分析，冲击，跌落，有限元 ABSTRACTS: This paper introduces a sever product’s simulation analysis and CAE simulation procedure by using Abaqus ，the famous nonlinear software. Through the drop and shock simulation, states Abaqus’ strong ability in explicit solving. The simulation result provides a useful support for the designing improvement. Keywords: Abaqus, Simulation, Shock, Drop, FEM 前言 Abaqus 是一种大型有限元分析软件，不仅具有友好的用户使用和操作界面，更具有强大的分析功能。其包含 的 Abaqus/Explicit 显式求解器可以轻松求解复杂非线性问题和准静态问题，特别是用于模拟短暂、瞬时的动态 事件，如冲击和爆炸问题；Abaqus/Standard 通用分析模块则能够求解广泛领域的线性和非线性问题 (1)。本文即 应用 Abaqus/Explicit 显式求解算法对于产品经常遇到的跌落和冲击进行了有限元分析与计算。 分析流程介绍 随着仿真分析技术的日益普及，单个部件结构强度的分析已是十分的成熟和快捷。仿真分析工程师也逐渐将 更多注意力转向由多个部件组成的整机系统，期望通过系统的分析，考察各部件在各种工况和载荷下的表现。整 机的分析是非常复杂的，如何通过整机分析得出客观真实的仿真数据，并指导于设计，是一项系统而复杂的任务。 所以对于复杂的整机分析，建立一套成熟有效的分析流程是非常关键的。 CAE 分析工作的流程见图 1。 图 1 CAE 分析工作流程 1.确定分析任务 产品特点：一塔式服务器，机箱主体由金属薄板组成，面板为塑件，机箱内部安装有多块五寸硬盘，光驱、 主板、电源等，主板上配有一较大显卡； 分析任务：角跌落，六面冲击； 分析目的：验证机箱强度，显卡安装是否牢固以及固定安装电源模块的骨架强度是否能满足要求； 分析范畴：Abaqua/Explicit 动力学分析，显式算法。 2. 建立 CAE 模型 模型如何简化： 根据分析任务可以适当的进行模型简化，对于不关注的区域可以以集中质量点来替代，以此缩短分析的时间； 本分析中由于硬盘区域在跌落和冲击中不会发生异常（已有多次实验验证），故采用简化方法来处理。而对于重点 关注的区域以及可能会存在风险的区域则要以详细的网格来建模。 该产品的 CAD 模型与 CAE 模型见图 2 所示。除硬盘以集中质量点来代替外，考虑到接触因素，电源、光驱、 显卡以实体尺寸和重量建模，电路板以及其上主要的元器件（如 CPU、南北桥等）也建立了详细地有限元模型， 壳体的金属薄板件以及塑料面板均建立了高质量的有限元模型。 图 2 CAD 模型 CAE 模型 单元的类型和划分： 目前对于模型单元的前处理，已有成熟的软件如 Hypermesh、Ansa 等可以快速的完成复杂特征的单元处理和 划分。Abaqus 的 CAE 模块同样可以通过 Bull 计算对各种几何完成网格划分，并且通过修改几何尺寸和再生功能， 可以快速的完成不同尺寸几何模型的分析工作。 根据分析类型来决定单元的类型和处理是非常关键的，本例中需要进行的是动力学计算，所以