夏季必備“法寶”的有限元分析
炎炎夏日，太陽(yáng)炙烤著大地，總會(huì)讓我們心情煩躁，苦不堪言。要抵抗炎炎夏日，我們有兩大法寶，一是能給我們帶來(lái)陣陣涼風(fēng)的空調(diào)，另一個(gè)是為我們保持食物新鮮度，給我們冷飲的冰箱。在現(xiàn)代家庭中，冰箱作為廚房的一種家用電器，扮演著越來(lái)越重要的角色，它可以儲(chǔ)存食物，起到降溫、保鮮等作用，給我們生活帶來(lái)極大的便利，在國(guó)各地開(kāi)啟高溫炙烤模式時(shí)還可以自制冰飲降暑。
現(xiàn)如今，冰箱各項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，廠家競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵是致力于結(jié)構(gòu)的改變和外觀的改進(jìn)設(shè)計(jì)。門體是冰箱的“臉面…”，門體設(shè)計(jì)的是否美觀可靠、能否吸引消費(fèi)者的眼球和合乎現(xiàn)代家庭的裝潢理念，是關(guān)系冰箱銷售量的一個(gè)關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和類比推理，這種方法在一定程度上可以避免主觀臆斷出現(xiàn)的設(shè)計(jì)失誤，借鑒成熟經(jīng)驗(yàn)，提高了設(shè)計(jì)的一次成功率。但妨礙了設(shè)計(jì)人員廣闊的思維，限制了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
應(yīng)用有限元軟件進(jìn)行仿真計(jì)算和力學(xué)分析，提前對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估是促進(jìn)家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、提高先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的主要方法之一，有限元技術(shù)全面引入企業(yè)并幫助工程技術(shù)人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析，為其提供一種全新的設(shè)計(jì)分析方式，使設(shè)計(jì)與性能預(yù)測(cè)同步進(jìn)行，以達(dá)到從根本上將技術(shù)人員從傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式中解脫出來(lái)，把更多的時(shí)間與精力投入產(chǎn)品創(chuàng)新的目地。以下為元王為某知名電器企業(yè)做的冰箱仿真案例。
仿真背景
應(yīng)用CAE軟件來(lái)分析冰箱門鉸鏈在承受一定的門體自重和外部壓力的情況下，門鉸鏈強(qiáng)度是否滿足使用要求及門鉸鏈的變形量大小，以防止鉸鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇不合理，造成冰箱門下沉較大，門關(guān)不嚴(yán)影響冰箱使用等問(wèn)題。
·在門體最遠(yuǎn)端懸掛33.7kg物體一個(gè)小時(shí)。
·要求：鉸鏈變形1mm以內(nèi)。
有限元模型
根據(jù)分析需求，對(duì)模型進(jìn)行相應(yīng)簡(jiǎn)化，提取局部區(qū)域進(jìn)行仿真分析。
仿真結(jié)果
1、位移云圖動(dòng)畫（動(dòng)畫趨勢(shì)放大3倍）
在門體最遠(yuǎn)端懸掛33.7kg物體，門體最大位移為0.83mm。
2、位移、應(yīng)力分布云圖
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門體最大位移0.83mm |
門體最大應(yīng)力264.4Mpa，出現(xiàn)在鉸鏈處 |
3、應(yīng)力、應(yīng)變分布云圖
門體鉸鏈最大應(yīng)力264.4Mpa，超出所用材料屈服強(qiáng)度（SPCC/195Mpa）,最大等效塑性應(yīng)變0.0007，遠(yuǎn)低于材料斷裂延伸率0.3（30%），失效風(fēng)險(xiǎn)低。
4、位移分布云圖
門體鉸鏈最大位移0.19mm，小于1mm，滿足設(shè)計(jì)需求。
結(jié)論
在門體最遠(yuǎn)端懸掛33.7kg物體，門體最大位移0.83mm，鉸鏈最大位移0.19mm，均滿足“變形在1mm內(nèi)”標(biāo)準(zhǔn)。
冰箱門鉸鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性與否，直接關(guān)系到冰箱門是否下沉嚴(yán)重、冰箱門是否嚴(yán)實(shí)等問(wèn)題。通過(guò)上述案例可知，在冰箱的產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，應(yīng)用有限元分析，讓冰箱設(shè)計(jì)在能滿足消費(fèi)者的審美同時(shí)，還能夠提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。選擇元王CAE仿真應(yīng)用專家，為您的企業(yè)帶來(lái)無(wú)限可能。
