CAE仿真技術(shù)在電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用
0 引 言
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/189860.htm接觸和碰撞是生產(chǎn)、生活中普遍存在的力學(xué)問(wèn)題。例如汽車、飛機(jī)、火車、船舶等運(yùn)輸工具的碰撞,以及包裝體、通信設(shè)備、消費(fèi)性電子產(chǎn)品、醫(yī)療箱等產(chǎn)品的跌落,可以說(shuō)接觸碰撞是無(wú)處不在、不可避免的。有關(guān)研究表明,在新產(chǎn)品研制過(guò)程中,約70%~80%的成本耗費(fèi)于設(shè)計(jì)階段,因?yàn)樵谶@個(gè)過(guò)程中,存在著因產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在缺陷而導(dǎo)致產(chǎn)品重復(fù)修改、甚至重新設(shè)計(jì),不僅耗費(fèi)時(shí)問(wèn)精力,而且造成產(chǎn)品成本上升、不能按時(shí)投放市場(chǎng)。近些年來(lái),由于計(jì)算機(jī)軟硬件和有限元理論的迅速發(fā)展,運(yùn)用CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)軟件對(duì)電工電子產(chǎn)品進(jìn)行可靠性仿真分析已經(jīng)成為一種流行的趨勢(shì)。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段,利用計(jì)算機(jī)仿真方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)耐撞性的分析,不僅可以有效地提高產(chǎn)品的可靠性,而且能降低開(kāi)發(fā)成本,提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
本文利用HyperMesh/Ls-Dyna有限元分析軟件對(duì)一款MP3整體模型實(shí)現(xiàn)了由PRO/E中導(dǎo)人,并按照真實(shí)MP3產(chǎn)品跌落的實(shí)際操作進(jìn)行跌落模擬仿真分析,迅速和準(zhǔn)確地得到了其應(yīng)力、應(yīng)變各種參數(shù),進(jìn)而對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)作用。
1 接觸和碰撞的有限元算法和自由跌落試驗(yàn)
1.1 接觸和碰撞的有限元算法
MP3跌落是MP3產(chǎn)品在極短的時(shí)間內(nèi),在劇烈碰撞動(dòng)態(tài)載荷作用下發(fā)生的復(fù)雜非線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。系統(tǒng)除了具有幾何非線性和材料非線性以外,還有接觸界面的非線性。因此,像這種瞬態(tài)沖擊動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,一般都采用顯式直接積分求解算法,而直接積分法中的中心差分法最常用。
1.1.1 中心差分法的原理[1]
中心差分法中,加速度和速度可以用位移表示,即
時(shí)間ι+△t的位移解答at+Δt,可由時(shí)間t的運(yùn)動(dòng)方程得到滿足,即由下式得到:
為此,中心差分法遞推公式可由式(1)~式(3)得到:
1.1.2中心差分法的算法步驟
(1)初始計(jì)算
a)形成剛度矩陣K、質(zhì)量矩陣M和阻尼矩陣C。
b)給定ao,△o和△o;
c)選擇時(shí)間步長(zhǎng)△t;
d)計(jì)算a-Δt;
e)形成有效質(zhì)量矩陣M。
(2)對(duì)于每一時(shí)間步長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算和求解
a)計(jì)算時(shí)間t的有效載荷:
b)求解時(shí)間t+△t的位移:
c)如果需要,根據(jù)式(1)和式(2)計(jì)算時(shí)間t的加速度和速度。
以上簡(jiǎn)要介紹了中心差分法的原理和求解步驟。
評(píng)論