1 概述

    隨著人們個(gè)性化消費(fèi)需求的與日激增、業(yè)界激烈的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)以及信息通訊技術(shù)的發(fā)展給電子行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。如何在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行評(píng)估，從而保證最終產(chǎn)品滿足性能指標(biāo)是非常值得研究的問(wèn)題。因此國(guó)內(nèi)外大型電子企業(yè)都在產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中引入設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)，以縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、節(jié)約成本，搶占先機(jī)。利用Altair OptiStruct優(yōu)化技術(shù)對(duì)空調(diào)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)，可以大幅提高產(chǎn)品的可靠性，達(dá)到行業(yè)的技術(shù)領(lǐng)先。

    機(jī)械結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變計(jì)算與分析是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，它直接關(guān)系到最終產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成功與否，及品質(zhì)的好壞和成本的高低。以往應(yīng)用材料力學(xué)和彈性力學(xué)的方法計(jì)算，由于幾何形狀和載荷的復(fù)雜性，使得大多數(shù)的實(shí)際問(wèn)題難以得到封閉式的數(shù)學(xué)解，不得不對(duì)結(jié)構(gòu)及其受力與約束狀態(tài)做很大的簡(jiǎn)化，其計(jì)算結(jié)果往往與實(shí)際情況相差很遠(yuǎn)，甚至失去了分析計(jì)算的意義。在驗(yàn)算機(jī)械結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度時(shí)，為了可靠起見，常常選擇過(guò)大的安全系數(shù)，造成所設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸和重量偏大；另一方面，由于計(jì)算分析的粗略性，也可能出現(xiàn)某些薄弱環(huán)節(jié)或局部的強(qiáng)度、剛度不足。

    空調(diào)室外機(jī)底盤是通用結(jié)構(gòu)部件，對(duì)于個(gè)別比較重的定速壓縮機(jī)(大于19kg)時(shí)，在使用Altair RADIOSS對(duì)整機(jī)模型進(jìn)行跌落運(yùn)算分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)底盤支撐壓縮機(jī)的區(qū)域由于壓型設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單而剛度較小，導(dǎo)致其在角跌落過(guò)程中局部變形大，并出現(xiàn)壓縮機(jī)固定螺栓脫出的現(xiàn)象。

    由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間以及其它條件的限制，在設(shè)計(jì)底盤壓型時(shí)，采用什么壓型結(jié)構(gòu)是一個(gè)十分關(guān)鍵的問(wèn)題。如何設(shè)計(jì)底盤的壓型盡可能的提高其結(jié)構(gòu)剛度，僅靠以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)是不夠的；通過(guò)制作樣件進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)的方法，在一定程度上可以提高其結(jié)構(gòu)剛度，但成本較高，開發(fā)周期較長(zhǎng)，且不能提出最佳的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)使用Altair OptiStruct設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，很好的解決這個(gè)問(wèn)題。

2 空調(diào)室外機(jī)底盤設(shè)計(jì)優(yōu)化流程圖

圖1 空調(diào)室外機(jī)底盤設(shè)計(jì)優(yōu)化流程圖

3 跌落分析有限元模型的建立

    由于要使用Altair RADIOSS對(duì)整機(jī)進(jìn)行跌落分析，所以首先需要建立整個(gè)室外機(jī)的有限元模型。

圖2 空調(diào)室外機(jī)

圖3 空調(diào)室外機(jī)（帶包裝）

4 跌落分析底盤變形結(jié)果分析

圖4 角跌落過(guò)程中底盤變形

    底盤支撐壓縮機(jī)的部分鈑金件的壓型相對(duì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較弱，在跌落過(guò)程中變形大，螺栓與底盤在點(diǎn)焊位置脫離開。

5 底盤拓?fù)鋬?yōu)化模型以及邊界條件

5.1網(wǎng)格劃分

    薄板類的鈑金件采用殼單元，節(jié)點(diǎn)數(shù)和單元數(shù)見表1。

表1 底盤組的節(jié)點(diǎn)數(shù)和單元數(shù)

5.2材料與屬性

    計(jì)算中所使用的材料參數(shù)如下：

    合金鋼的材料參數(shù)：

    彈性模量：210GPa

    材料密度：7.9e3kg/m³

    泊松比：0.3

    長(zhǎng)度單位為：mm

5.3受力和約束圖

圖5 根據(jù)底盤組在跌落過(guò)程中的受力情況簡(jiǎn)化之后的優(yōu)化模型

    如圖5，螺栓1受力：-260N：螺栓2受力：330N：螺栓3受力：250N。

    優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

    設(shè)計(jì)變量：形貌優(yōu)化Design區(qū)域

    設(shè)計(jì)響應(yīng)：底盤組的柔度

    目標(biāo)函數(shù)：底盤組的柔度最小

6 形貌優(yōu)化結(jié)果

圖6 底盤組可設(shè)計(jì)區(qū)域形貌優(yōu)化結(jié)果

圖7 根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對(duì)底盤重新起筋

7 優(yōu)化前后方案結(jié)果對(duì)比

圖8 最大位移20mm（優(yōu)化前）

圖9 最大位移12mm（優(yōu)化后）

    通過(guò)Altair OptiStruct優(yōu)化后的底盤組與之前的方案分別施加相同的邊界條件，得到如上圖8、圖9所示各節(jié)點(diǎn)位移云圖。

8 分析與結(jié)論

表2 結(jié)論

    由圖8、9可得到在相同邊界條件下，底盤組的最大位移由20mm，減小到12mm，其剛度提高了約40%。

    通過(guò)使用Altair OptiStruct形貌優(yōu)化技術(shù)對(duì)空調(diào)底盤組進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在底盤組成本(底盤厚度為0.8mm)不改變的前提下，通過(guò)改變其形貌，即可以大大提高其結(jié)構(gòu)剛度。

    因此可以得出結(jié)論：在底盤組其它約束條件不變的情況下，其結(jié)構(gòu)剛度達(dá)到了最優(yōu)值。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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