搜索基于ABAQUS的光驅(qū)彈出力有限元分析
2013-06-26 by:廣州abaqus培訓(xùn)中心 來(lái)源:仿真在線
ABAQUS軟件介紹:
基于ABAQUS的光驅(qū)彈出力有限元分析案例:
1 概述
光驅(qū)作為計(jì)算機(jī)的一個(gè)使用頻率頗高的重要部件,其使用情況直接關(guān)乎著用戶對(duì)產(chǎn)品和品牌的認(rèn)可程度,而光驅(qū)翻門的設(shè)計(jì)正是提高用戶體驗(yàn),體現(xiàn)品牌價(jià)值的一個(gè)舉措。本文利用ABAQUS對(duì)光驅(qū)彈出過(guò)程進(jìn)行有限元分析,以計(jì)算在現(xiàn)有光驅(qū)翻門設(shè)計(jì)下,光驅(qū)應(yīng)提供多大力才能推開光驅(qū)翻門,實(shí)現(xiàn)光驅(qū)的順利彈出。圖1為某款機(jī)箱的光驅(qū)翻門設(shè)計(jì)。
圖1 某款機(jī)箱的光驅(qū)翻門設(shè)計(jì)
2 光驅(qū)彈出過(guò)程分析
光驅(qū)的彈出是光驅(qū)在電機(jī)提供推力作用下推開光驅(qū)擋板的過(guò)程,實(shí)質(zhì)上是光驅(qū)推力克服光驅(qū)翻門彈簧扭力的過(guò)程,整個(gè)推開過(guò)程遵循力矩平衡原理,即
∑M彈簧=∑M光驅(qū)=F光驅(qū)推力×L
欲得到光驅(qū)推力,則需要得知翻門彈簧在各旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的扭矩。表1為測(cè)試所得光驅(qū)翻門彈簧在典型角度對(duì)應(yīng)的扭矩值,這些值將作為彈簧參數(shù)輸入到ABAQUS分析模型所設(shè)置的彈簧中。
圖2 光驅(qū)翻門彈簧典型角度扭矩參數(shù)表
3 有限元模型的建立
3.1 分析模型的簡(jiǎn)化
本次分析重在計(jì)算光驅(qū)推力,為提高計(jì)算效率并節(jié)省不必要的工作,機(jī)箱中其他與光驅(qū)聯(lián)系不緊密的部件都不引入到分析之中,機(jī)箱前面板也只將跟光驅(qū)接近部分引入分析即可。將機(jī)箱前面板模型離光驅(qū)較遠(yuǎn)部分切除,并在切除邊界做相應(yīng)處理,簡(jiǎn)化分析模型并劃分網(wǎng)格如下:
圖3 簡(jiǎn)化的分析模型及網(wǎng)格
3.2 分析模型的建立
本次分析旨在計(jì)算光驅(qū)推力,故可采用靜力學(xué)分析的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于翻門彈簧,需要在ABAQUS里進(jìn)行彈簧的設(shè)置,并輸入所測(cè)彈簧扭矩與旋轉(zhuǎn)角參數(shù),以模擬真實(shí)彈簧作用。在整個(gè)推開過(guò)程相互接觸的部分需要建立相應(yīng)的Contact,對(duì)于本次分析。最大難點(diǎn)就在于由于光驅(qū)推開過(guò)程是幾次不連續(xù)的、跳躍的接觸過(guò)程,計(jì)算非常容易不收斂,因此需要采取適當(dāng)?shù)姆治鍪址?以使計(jì)算結(jié)果收斂。本次分析暫不考慮摩擦力的影響。對(duì)于Boundary Condition,設(shè)置為將前面板切開部分固定,光驅(qū)作為Rigid body存在,如下:
圖4 分析模型建立
4 有限元分析結(jié)果
分析模型建立完成后,即可提交任務(wù)到ABAQUS求解器中進(jìn)行求解計(jì)算。分析結(jié)果動(dòng)畫可看出,整個(gè)光驅(qū)推出過(guò)程以光驅(qū)與翻門的接觸部位關(guān)系可分為三個(gè)階段,第一階段為光驅(qū)前行接觸Rib,并推著Rib繼續(xù)前行;第二階段為翻門轉(zhuǎn)到一定角度后,光驅(qū)前行與Rib分離,開始接觸Boss,并在Boss上滑行前推使翻門繼續(xù)向下翻轉(zhuǎn)的過(guò)程;第三階段為光驅(qū)離開Boss再次接觸Rib,并前推Rib,使翻門繼續(xù)翻轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)光驅(qū)完全彈出的過(guò)程。
圖5 翻門結(jié)構(gòu)
圖6 光驅(qū)彈出過(guò)程的三個(gè)階段
整個(gè)推出過(guò)程由于彈簧扭力變化及光驅(qū)與翻門接觸部位的變化,光驅(qū)所受反力也會(huì)相應(yīng)變化?？稍诤筇幚斫Y(jié)果中得到光驅(qū)所受反力曲線圖,如下:
圖7 光驅(qū)彈出過(guò)程所受反力曲線圖
由反力曲線可以看出,最大推力出現(xiàn)在第三階段的開始,即當(dāng)光驅(qū)離開Boss并再度接觸Rib的時(shí)候,最大推力為2N。
5 結(jié)論
通過(guò)建立光驅(qū)推力分析模型,可以計(jì)算出所光驅(qū)翻門設(shè)計(jì)下需要多大力才能實(shí)現(xiàn)光驅(qū)順利彈開,這對(duì)于光驅(qū)翻門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),彈簧選擇等有很大的指導(dǎo)意義。
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