仿真分析在家電產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)的應(yīng)用

2017-04-21 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

目前常使用的仿真分析軟件有:ANSYS、Abaqus、Hypermesh。另外在家電產(chǎn)品的包裝設(shè)計(jì)崗位中屬于結(jié)構(gòu)仿真分析,這也是今天討論的分析類(lèi)型。其中主要進(jìn)行的仿真分析工作有:跌落仿真、零部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真、產(chǎn)品加速度動(dòng)力學(xué)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(shè)計(jì)用的都是ANSYS和dyna做跌落仿真,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析用ANSYSworkbench,hypermesh和abaqus很少人用。我們現(xiàn)在在跌落仿真中遇到比較頭疼的問(wèn)題還是材料參數(shù)不夠全面,尤其是包裝材料這部分的參數(shù),另外跌落仿真中模型處理時(shí)間需要比較長(zhǎng)。對(duì)比包裝設(shè)計(jì)崗位的仿真分析,除了現(xiàn)有常用的仿真分析手段,個(gè)人覺(jué)得結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析是一個(gè)很好的應(yīng)用點(diǎn),另外包裝材料的數(shù)據(jù)參數(shù)平臺(tái)的建立也是行業(yè)緊缺的內(nèi)容。看各位在仿真分析中都有什么好的建議和問(wèn)題,大家一起放開(kāi)討論,謝謝。

問(wèn)題一:現(xiàn)有仿真分析中遇到的普遍問(wèn)題?

1、材料參數(shù)不準(zhǔn)確:在整個(gè)討論中所有使用仿真分析軟件的同行遇到的最頭疼的問(wèn)題是材料參數(shù),尤其是包裝材料的參數(shù)。

材料參數(shù)通過(guò)以下幾種方法得到:

1)各公司委外測(cè)試材料參數(shù);

2)咨詢大學(xué):天津科技大學(xué)的康老師有比較全的參數(shù);

3)公司內(nèi)部對(duì)材料測(cè)試其材料的力-位移,換算出應(yīng)力應(yīng)變曲線,主要針對(duì)EPS和EPE封閉材料;

仿真分析在家電產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)的應(yīng)用ansys結(jié)果圖片1

4)從網(wǎng)絡(luò)上收集材料參數(shù);

5)利用仿真軟件進(jìn)行模擬分析復(fù)合材料參數(shù):目前在仿真軟件中可以通過(guò)面紙參數(shù)去仿真分析出瓦楞紙,蜂窩紙等空心結(jié)構(gòu)的參數(shù)來(lái)。

2、跌落仿真分析速度慢:ANSYS在單個(gè)零部件的靜力結(jié)構(gòu)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(shí)間需要很長(zhǎng)的時(shí)間,另外一個(gè)ABAQUS仿真分析軟件在結(jié)構(gòu)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(jié)果精度偏低:目前帶包裝的跌落仿真的仿真度偏低是整個(gè)行業(yè)的弱勢(shì),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(gè)觀點(diǎn):

1)在配合包裝仿真分析的物理驗(yàn)證試驗(yàn)過(guò)程中,建議配上高速攝像機(jī),美的空調(diào)做過(guò),據(jù)說(shuō)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(shù),模型準(zhǔn)確性,模型完整性的原因,仿真度很難很高,同時(shí)在包裝崗位的仿真分析工作中,可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力強(qiáng)度分析,根據(jù)分析結(jié)果評(píng)估包裝方案。

問(wèn)題二:實(shí)際問(wèn)題分析中如何計(jì)算受力大小?

Q:有一個(gè)問(wèn)題咨詢下大家,一個(gè)插座通過(guò)許多插針固定在PCB板上,假設(shè)其可受力50N,如何通過(guò)仿真判斷其包裝是否可靠?插座上針都畫(huà)成網(wǎng)格很困難,只能虛擬裝配下,如何計(jì)算其跌落過(guò)程中受力大小?

觀點(diǎn)如下:

1)帶包裝的可靠性的話可以在跌落仿真中設(shè)置與實(shí)驗(yàn)條件等同的分析狀態(tài)進(jìn)行沖擊仿真,根據(jù)分析結(jié)果查看支座反力;

2) 我接觸到的汽車(chē)仿真比較關(guān)注網(wǎng)格質(zhì)量因素,在這方面包裝跌落仿真也可以參考下。較好的網(wǎng)格直接可以直接提高仿真精度;

3) 有類(lèi)同,除了跌落仿真,還可以用靜力分析評(píng)估;

4) 隨機(jī)振動(dòng)分析也有必要;

5)電子元器件的焊點(diǎn)處理比較難搞;

6)PCB板變形量也有要求,否則對(duì)焊點(diǎn),芯片都有影響;

7) 整機(jī)跌落把pcb板等只是配重:之前格力電器分析的PCB對(duì)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(jié)構(gòu)了;

內(nèi)部PCB板出了問(wèn)題,仿真分析難度增加。

問(wèn)題三:在仿真分析過(guò)程中的應(yīng)用操作討論

1、網(wǎng)格控制

1)汽車(chē)分析網(wǎng)格要控制長(zhǎng)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(shù)中的比例;

2)像空調(diào)這樣整機(jī)做跌落,對(duì)一些非重點(diǎn)關(guān)注的零部件只能省略或者簡(jiǎn)化為質(zhì)量點(diǎn),包裝跌落網(wǎng)格盡量六面體,不然文件很大。不易壞部件簡(jiǎn)化質(zhì)心;

3)跌落中網(wǎng)格劃分時(shí)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(méi)必要,跌落分析的話就只能抽中面畫(huà)網(wǎng)格,不是特別復(fù)雜的,在hypermesh中還是可以通過(guò)切分后畫(huà)出六面體;

5) EPS參數(shù)是輸入?yún)?shù):中興通訊采用輸入18組應(yīng)力應(yīng)變參數(shù),最終網(wǎng)格數(shù)控控制在一般一兩百萬(wàn);

2、網(wǎng)格劃分要求:目前跌落仿真分析對(duì)網(wǎng)格主要?jiǎng)澐譃榱骟w或者四邊形單元,對(duì)于一些復(fù)雜的塑料件結(jié)構(gòu),可進(jìn)行抽中面,實(shí)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(wú)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(gè):

1)產(chǎn)品單次的沖擊分析結(jié)果所得的數(shù)據(jù)龐大;

2)每次沖擊分析的結(jié)果文件格式與沖擊分析的輸入文件格式不同,無(wú)法直接借用前一次的分析結(jié)果文檔進(jìn)行下一次的沖擊分析設(shè)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(guò)度,無(wú)實(shí)際的指導(dǎo)意義。

4、跌落試驗(yàn)問(wèn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題的分析思路

1)在產(chǎn)品跌落試驗(yàn)中出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)破裂問(wèn)題,你們也是提取單個(gè)零部件進(jìn)行靜力學(xué)仿真;

2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員自己在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)員對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析;

5、包裝仿真未來(lái)的路?

1)將包裝設(shè)計(jì)、仿真分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)跨界融合;

2)通過(guò)包裝件整體仿真,知彼知己,才能更好地把握結(jié)構(gòu)與包裝力學(xué)界面,為包裝設(shè)計(jì)贏得主動(dòng);

3)建立仿真虛擬應(yīng)用平臺(tái);

4)借力CAE推動(dòng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的案例還是不少的,這樣才有助于包裝平臺(tái)的穩(wěn)定。