Abaqus有限元軟件在優(yōu)化筆記本硬盤沖擊加速度中的應用

 本文通過abaqus的動力顯式算法對某款筆記本的沖擊測試進行了模擬仿真，對比了不同設計方案對硬盤在沖擊過程中的防護情況，從而避免了盲目的制定修改方案，大大提高了效率，節(jié)約了成本；同時，也為以后的筆記本設計提供了相關的依據。

 目前，筆記本的設計理念越來趨向于超薄，超輕的設計理念，眾多筆記本制造商也正在努力迎合這種新的理念；為此，他們不斷在筆記本的結構設計，材料應用上大膽創(chuàng)新。然而創(chuàng)新并不是一蹴而就，需要我們不斷地試驗，不斷地測試，不斷地調整，一步一步逼近我們想要達到的目標；在此期間，如果還按以前的做法：設計模型，制作手板，實際測試，然后再修正手板，或者重做手板，那么就需要昂貴的成本和大量的時間；往往一套手板的制作費用很高，而且多次測試的不穩(wěn)定性也較高，花費時間也較長；筆記本減薄以后，對其性能會造成較大影響，比如硬盤、光驅、主板等器件在沖擊、跌落過程中，很可能會失效，這將直接影響筆記本的使用。

 深圳市有限元科技有限公司是Abaqus軟件的一級代理商，并代理國外其他多款cae軟件，有限元科技是以工程仿真軟件開發(fā)為核心，集cae咨詢、cae培訓、cae軟件研發(fā)與銷售為一體的高科技企業(yè)。公司秉承以最高質量的產品和最高質量的服務滿足客戶的各種需求的服務理念，致力于為客戶提供一站式cae整體解決方案，目前已為全國超過500家企業(yè)提供cae分析服務。如需購買軟件或咨詢服務等請聯(lián)系電話：13632683051，QQ：2039363860/4006046636。

 在某款筆記本在設計過程中，硬盤的沖擊加速度一直超過其規(guī)定值，而通過應用abaqus對多個方案進行了分析對比，最后找到了可行的解決方案。

 CAD模型

 筆記本在開機狀態(tài)下，沖擊底面的安裝圖如圖1所示；

圖1

 CAE模型

圖2

 加載及邊界條件

 在沖擊臺下表面施加幅值大小為122g，時間為2ms，方向垂直向上的半正弦波加速度A，對整個模型施加大小為1.524m/s，方向垂直向下的初始速度V；如圖3所示；

圖3

 分析結果

 原始方案

圖4

 結果：由于D殼在沖擊過程中變形較大，與沖擊臺發(fā)生了直接撞擊，導致硬盤加速度過大，超過規(guī)定值（275g)；

 新方案一：

 在D殼下增加第五支橡膠墊（如圖5)

圖5

 結果：由于增加了第五支膠墊，對D殼產生了緩沖作用，大大降低了硬盤加速度；

 新方案二：

 將原方案的四個膠墊的材料更換為PC+ABS

 結果：由于更換材料后，四個膠墊在沖擊壓縮中變形量降低了，D殼與沖擊臺的撞擊力減少了，所以硬盤加速度也降低了；

 新方案三：

 在原方案的基礎上把D殼四支膠墊的相對距離縮?。ㄈ鐖D6)

圖6

 結果：膠墊相對位置縮小，增加了D殼的剛度，所以變形量減小，減小撞擊力，降低硬盤加速度；

 新方案四：

 把原方案的膠墊材料更換為TPU(彈性模量高于橡膠），同時膠墊加厚1.3mm；

 結果：和方案二相似，更換材料后，膠墊變形量降低了，同時膠墊增高后，加高了D殼與沖擊臺之間的距離，所以D殼與沖擊臺的撞擊力也會減小，硬盤加速度相應也降低了；

 結論

 通過圖7的曲線對比，我們可以清楚地看到各方案的優(yōu)化結果，很明顯，新方案的硬盤加速度都低于240g，滿足設計要求。

圖7

 從而得出以下兩點結論：

 在沖擊、跌落等動態(tài)過程中m.tyrp.net，D殼的變形量，膠墊的變形量，是我們關心的重要數(shù)據；因為通過對它們的掌握，我們才能判斷沖擊過程中D殼是否會與沖擊臺發(fā)生碰撞，或者D殼受到碰撞力的大小，從而能夠判斷硬盤的加速度大??；

 當D殼結構材料一定時，合理選取膠墊的厚度、硬度及其間距，都可以調整D殼與沖擊臺之間的碰撞力大小，從而保證硬盤受到保護；

 給ID設計師提供兩條建議：

 在ID/ME的最初布局中就要考慮膠墊的位置、厚度和材料硬度，這些重要的參數(shù)對于后期沖擊時，HDD是否能夠得到很好的防護都有很大的影響；

 在ID/ME階段，在ME完成3D后，開模前，可以通過仿真分析，提供有效的方案對比和優(yōu)化建議。

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