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)作為計算機(jī)的一個使用頻率頗高的重要部件,其使用情況直接關(guān)乎著用戶對產(chǎn)品和品牌的認(rèn)可程度,而光驅(qū)翻門的設(shè)計正是提高用戶體驗,體現(xiàn)品牌價值的一個舉措。本文利用ABAQUS對光驅(qū)彈出過程進(jìn)行有限元分析,以計算在現(xiàn)有光驅(qū)翻門設(shè)計下,光驅(qū)應(yīng)提供多大力才能推開光驅(qū)翻門,實現(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。

基于ABAQUS的光驅(qū)彈出力有限元分析cfd多物理場耦合相關(guān)圖片1

圖1 某款機(jī)箱的光驅(qū)翻門設(shè)計

2 光驅(qū)彈出過程分析

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)擋板的過程,實質(zhì)上是光驅(qū)推力克服光驅(qū)翻門彈簧扭力的過程,整個推開過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)角度對應(yīng)的扭矩。表1為測試所得光驅(qū)翻門彈簧在典型角度對應(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。

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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 分析模型的簡化

本次分析重在計算光驅(qū)推力,為提高計算效率并節(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,簡化分析模型并劃分網(wǎng)格如下:

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圖3 簡化的分析模型及網(wǎng)格

3.2 分析模型的建立

本次分析旨在計算光驅(qū)推力,故可采用靜力學(xué)分析的方法來實現(xiàn)。對于翻門彈簧,需要在ABAQUS里進(jìn)行彈簧的設(shè)置,并輸入所測彈簧扭矩與旋轉(zhuǎn)角參數(shù),以模擬真實彈簧作用。在整個推開過程相互接觸的部分需要建立相應(yīng)的Contact,對于本次分析。最大難點就在于由于光驅(qū)推開過程是幾次不連續(xù)的、跳躍的接觸過程,計算非常容易不收斂,因此需要采取適當(dāng)?shù)姆治鍪址?以使計算結(jié)果收斂。本次分析暫不考慮摩擦力的影響。對于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:

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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)行求解計算。分析結(jié)果動畫可看出,整個光驅(qū)推出過程以光驅(qū)與翻門的接觸部位關(guān)系可分為三個階段,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),從而實現(xiàn)光驅(qū)完全彈出的過程。

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