搜索基于ABAQUS的光驱弹出力有限元分析
2013-06-26 by:广州abaqus培训中心 来源:仿真在线
ABAQUS软件介绍:
基于ABAQUS的光驱弹出力有限元分析案例:
1 概述
光驱作为计算机的一个使用频率颇高的重要部件,其使用情况直接关乎着用户对产品和品牌的认可程度,而光驱翻门的设计正是提高用户体验,体现品牌价值的一个举措。本文利用ABAQUS对光驱弹出过程进行有限元分析,以计算在现有光驱翻门设计下,光驱应提供多大力才能推开光驱翻门,实现光驱的顺利弹出。图1为某款机箱的光驱翻门设计。
图1 某款机箱的光驱翻门设计
2 光驱弹出过程分析
光驱的弹出是光驱在电机提供推力作用下推开光驱挡板的过程,实质上是光驱推力克服光驱翻门弹簧扭力的过程,整个推开过程遵循力矩平衡原理,即
∑M弹簧=∑M光驱=F光驱推力×L
欲得到光驱推力,则需要得知翻门弹簧在各旋转角度对应的扭矩。表1为测试所得光驱翻门弹簧在典型角度对应的扭矩值,这些值将作为弹簧参数输入到ABAQUS分析模型所设置的弹簧中。
图2 光驱翻门弹簧典型角度扭矩参数表
3 有限元模型的建立
3.1 分析模型的简化
本次分析重在计算光驱推力,为提高计算效率并节省不必要的工作,机箱中其他与光驱联系不紧密的部件都不引入到分析之中,机箱前面板也只将跟光驱接近部分引入分析即可。将机箱前面板模型离光驱较远部分切除,并在切除边界做相应处理,简化分析模型并划分网格如下:
图3 简化的分析模型及网格
3.2 分析模型的建立
本次分析旨在计算光驱推力,故可采用静力学分析的方法来实现。对于翻门弹簧,需要在ABAQUS里进行弹簧的设置,并输入所测弹簧扭矩与旋转角参数,以模拟真实弹簧作用。在整个推开过程相互接触的部分需要建立相应的Contact,对于本次分析。最大难点就在于由于光驱推开过程是几次不连续的、跳跃的接触过程,计算非常容易不收敛,因此需要采取适当的分析手法,以使计算结果收敛。本次分析暂不考虑摩擦力的影响。对于Boundary Condition,设置为将前面板切开部分固定,光驱作为Rigid body存在,如下:
图4 分析模型建立
4 有限元分析结果
分析模型建立完成后,即可提交任务到ABAQUS求解器中进行求解计算。分析结果动画可看出,整个光驱推出过程以光驱与翻门的接触部位关系可分为三个阶段,第一阶段为光驱前行接触Rib,并推着Rib继续前行;第二阶段为翻门转到一定角度后,光驱前行与Rib分离,开始接触Boss,并在Boss上滑行前推使翻门继续向下翻转的过程;第三阶段为光驱离开Boss再次接触Rib,并前推Rib,使翻门继续翻转,从而实现光驱完全弹出的过程。
图5 翻门结构
图6 光驱弹出过程的三个阶段
整个推出过程由于弹簧扭力变化及光驱与翻门接触部位的变化,光驱所受反力也会相应变化。可在后处理结果中得到光驱所受反力曲线图,如下:
图7 光驱弹出过程所受反力曲线图
由反力曲线可以看出,最大推力出现在第三阶段的开始,即当光驱离开Boss并再度接触Rib的时候,最大推力为2N。
5 结论
通过建立光驱推力分析模型,可以计算出所光驱翻门设计下需要多大力才能实现光驱顺利弹开,这对于光驱翻门结构设计,弹簧选择等有很大的指导意义。
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