Abaqus在电视跌落仿真中的应用研究.pdfVIP

ABAQUS 在电视跌落仿真中的应用 青岛海信电器股份有限公司 王建梅 摘要 针对ABAQUS 强大的非线性问题模拟求解能力，介绍其在电视跌落仿真中的应用方法 关键词 ABAQUS 仿真 跌落 电视 概述 电视机在运输、装卸、使用过程中可能发生破坏，为满足安全性及可靠性，必须按国家标 准进行一系列检测，整机跌落试验是产品测试的重要环节。工业性试验必须是在样机完成后才 能实施，并且耗费物力和人力，只能得到有限的信息，很难检测到产品内部的冲击特性。通过 使用仿真模拟跌落可以和产品开发同步进行，缩短设计周期，观测到内部零件的变化过程，从 而提出衬垫包装设计的理论依据和设计准则，同时查看整机内部零件是否会发生损坏，防患于 未然。 应用 首先是对模型的离散，本例是一款55 寸液晶电视，在模型离散处理中机壳及内部支架采 用壳单元，衬垫使用体单元，屏简化为刚体。模型中包含壳单元数量为97095，体单元数量为 18382。 图1 整体离散模型 图2 内部离散模型 跌落方案：一角、三棱、六面 目的：制定衬垫设计准则 使用工具：有限元软件ABAQUS/Explicit 模块 边界条件：大地设为刚体，约束所有自由度 加载载荷：根据跌落标准，赋予整机模型速度 跌落工况：前面 图3 跌落前面，右侧衬垫变形前后对比 图4 跌落前面能量图 从能量图看总能基本守恒,衬垫吸收了总能量的大约44.1％ 跌落工况：后面 图5 跌落后面能量图 后面跌落高度比其他面低100mm,所以总能量较其他面低.从能量图看总能基本守恒,衬垫 吸收了总能量的50.8％。 跌落工况：前下棱 图6 跌落前下棱右衬垫变形前后对比 图7 跌落前下棱能量图 从能量图看总能基本守恒,衬垫吸收了总能量的14.8％。 跌落工况：角部 图8 角部跌落右下角和左上角跌落前后变形比较 图9 角部跌落能量图 角部跌落过程中，碰撞和接触很复杂。 从能量图看总能基本守恒,衬垫吸收了总能量的20.6％。 力的传递过程 图10 力的传递过程 这是底部跌落中，力作用传递后壳的过程，与大地撞击后，力作用通过存放箱传到衬垫的三条 加强筋，然后对与筋接触的后壳发生作用。 结论 1、产品质量×跌落高度∝抗压体积 质量和跌落高度直接决定整个系统的总能量，从以上跌落工况看，缓冲面积越大能量吸收 的越多。 2、跌落中缓冲面积尽可能关于重心面对称分布 跌落过程中，物体沿着重心面向跌落方向运动，产生碰撞。如果重心面两侧缓冲不同，则 会沿重心面发生反转，造成破环。 3、使用加强筋 加强筋因其形变充分，缓冲效果要好于肋板，外力从外向里传递，外筋效果好于内筋，在 上例中下衬垫采用了内外加筋。 4、加强筋放置于产品本身结构较强位置 从力作用在跌落中的传递可以看到，一部分是产生变形吸收，另一部分传递相邻单元。 5、加强筋的数量由缓冲面积确定 使用最小缓冲系数法求得缓冲面积和基本缓冲厚度。