搜索仿真分析在家電產品包裝設計的應用
2017-04-21 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
目前常使用的仿真分析軟件有:ANSYS、Abaqus、Hypermesh。另外在家電產品的包裝設計崗位中屬于結構仿真分析,這也是今天討論的分析類型。其中主要進行的仿真分析工作有:跌落仿真、零部件結構強度仿真、產品加速度動力學仿真,跌落仿真最主要的軟件有ANSYSLS-dyna、abaqus、RADIOSSS。
目前我們格力包裝設計用的都是ANSYS和dyna做跌落仿真,結構強度分析用ANSYSworkbench,hypermesh和abaqus很少人用。我們現在在跌落仿真中遇到比較頭疼的問題還是材料參數不夠全面,尤其是包裝材料這部分的參數,另外跌落仿真中模型處理時間需要比較長。對比包裝設計崗位的仿真分析,除了現有常用的仿真分析手段,個人覺得結構優化分析是一個很好的應用點,另外包裝材料的數據參數平臺的建立也是行業緊缺的內容。看各位在仿真分析中都有什么好的建議和問題,大家一起放開討論,謝謝。
問題一:現有仿真分析中遇到的普遍問題?
1、材料參數不準確:在整個討論中所有使用仿真分析軟件的同行遇到的最頭疼的問題是材料參數,尤其是包裝材料的參數。
材料參數通過以下幾種方法得到:
1)各公司委外測試材料參數;
2)咨詢大學:天津科技大學的康老師有比較全的參數;
3)公司內部對材料測試其材料的力-位移,換算出應力應變曲線,主要針對EPS和EPE封閉材料;
4)從網絡上收集材料參數;
5)利用仿真軟件進行模擬分析復合材料參數:目前在仿真軟件中可以通過面紙參數去仿真分析出瓦楞紙,蜂窩紙等空心結構的參數來。
2、跌落仿真分析速度慢:ANSYS在單個零部件的靜力結構分析具有比較快的分析速度,但是在多體零件的非線性分析以及跌落仿真的分析時間需要很長的時間,另外一個ABAQUS仿真分析軟件在結構靜力非線性分析相比ANSYS具有更快的分析能力
3、跌落仿真分析結果精度偏低:目前帶包裝的跌落仿真的仿真度偏低是整個行業的弱勢,精度粗估在60%到75%左右吧。在包裝仿真方面,大家提出以下幾個觀點:
1)在配合包裝仿真分析的物理驗證試驗過程中,建議配上高速攝像機,美的空調做過,據說效果杠杠的;
2)包裝仿真一般是指方向,不求精確;
3)跌落仿真中基于材料參數,模型準確性,模型完整性的原因,仿真度很難很高,同時在包裝崗位的仿真分析工作中,可以在產品設計之初對結構進行靜力強度分析,根據分析結果評估包裝方案。
問題二:實際問題分析中如何計算受力大小?
Q:有一個問題咨詢下大家,一個插座通過許多插針固定在PCB板上,假設其可受力50N,如何通過仿真判斷其包裝是否可靠?插座上針都畫成網格很困難,只能虛擬裝配下,如何計算其跌落過程中受力大小?
觀點如下:
1)帶包裝的可靠性的話可以在跌落仿真中設置與實驗條件等同的分析狀態進行沖擊仿真,根據分析結果查看支座反力;
2) 我接觸到的汽車仿真比較關注網格質量因素,在這方面包裝跌落仿真也可以參考下。較好的網格直接可以直接提高仿真精度;
3) 有類同,除了跌落仿真,還可以用靜力分析評估;
4) 隨機振動分析也有必要;
5)電子元器件的焊點處理比較難搞;
6)PCB板變形量也有要求,否則對焊點,芯片都有影響;
7) 整機跌落把pcb板等只是配重:之前格力電器分析的PCB對一些很小的比如小電阻等很小的小件幾乎都省了,留下一些大的電阻、電容、散熱片等作為配重結構了;
內部PCB板出了問題,仿真分析難度增加。
問題三:在仿真分析過程中的應用操作討論
1、網格控制
1)汽車分析網格要控制長寬比,雅可比,翹曲,最小高,三角形單元角度,四邊形單元角度,三角形單元在總數中的比例;
2)像空調這樣整機做跌落,對一些非重點關注的零部件只能省略或者簡化為質量點,包裝跌落網格盡量六面體,不然文件很大。不易壞部件簡化質心;
3)跌落中網格劃分時除了一些比較軟的比如EPS、EPE、海綿等建議劃分為四面體外,其他的還是建議劃分為六面體或者四邊形;
4)靜力分析沒必要,跌落分析的話就只能抽中面畫網格,不是特別復雜的,在hypermesh中還是可以通過切分后畫出六面體;
5) EPS參數是輸入參數:中興通訊采用輸入18組應力應變參數,最終網格數控控制在一般一兩百萬;
2、網格劃分要求:目前跌落仿真分析對網格主要劃分為六面體或者四邊形單元,對于一些復雜的塑料件結構,可進行抽中面,實體切分等模型處理方法,目前模型處理軟件有:dyna、ANSYS、Spaceclaim。
3、累積沖擊分析的可行性:目前各種仿真分析軟件還無法做到多次累積分析(繼承性仿真分析),主要原因有如下幾個:
1)產品單次的沖擊分析結果所得的數據龐大;
2)每次沖擊分析的結果文件格式與沖擊分析的輸入文件格式不同,無法直接借用前一次的分析結果文檔進行下一次的沖擊分析設置;
3)每次沖擊分析的精度不高,累積沖擊分析的累積精度過度,無實際的指導意義。
4、跌落試驗問結構問題的分析思路
1)在產品跌落試驗中出現的結構破裂問題,你們也是提取單個零部件進行靜力學仿真;
2)結構設計人員自己在產品設計的時候由結構設計員對結構進行強度分析;
5、包裝仿真未來的路?
1)將包裝設計、仿真分析、結構設計跨界融合;
2)通過包裝件整體仿真,知彼知己,才能更好地把握結構與包裝力學界面,為包裝設計贏得主動;
3)建立仿真虛擬應用平臺;
4)借力CAE推動結構優化的案例還是不少的,這樣才有助于包裝平臺的穩定。
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