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1模型的建立在該型號(hào)機(jī)箱中,雙光驅(qū)位于頂部,兩塊硬盤布置于機(jī)箱的底部,硬盤固定于由鋼板圍成的籠形空間。硬盤在機(jī)箱上的固定方式主要分為螺絲固定以及無(wú)螺絲免工具拆卸設(shè)計(jì)。無(wú)螺絲設(shè)計(jì)方便維修保養(yǎng)以及升級(jí),大大提高了用戶體驗(yàn)性,但同時(shí)也對(duì)機(jī)架的設(shè)計(jì)以及仿真提出了巨大挑戰(zhàn)。 圖1 硬盤及固定方式示意圖本文中,硬盤覆蓋以通過塑膠硬盤架固定,硬盤架通過裝配卡合的方式固定在籠式硬盤架中,再通過鉚接及螺絲固定的方式與整機(jī)進(jìn)行連接。塑膠硬盤架的設(shè)置對(duì)于隔離硬盤振動(dòng)、方便拆裝有著重要的意義。機(jī)箱作為鈑金件組合體,是典型的板殼結(jié)構(gòu),因此主要采用shell單元,利用原有三維設(shè)計(jì)圖檔,采用Hyper mesh抽取中性面并劃分網(wǎng)格,1.1 Abaqus/Standard分析設(shè)定為在有限元分析中盡量考慮機(jī)箱的結(jié)構(gòu)力學(xué)特性,又能簡(jiǎn)化計(jì)算,提高計(jì)算速度,引入如下的假設(shè)和處理方法:顯卡及主板采用PCB材料,電源、硬盤等只需考慮質(zhì)量,所以將其定義為剛體,并給予一定的密度,同時(shí)充分利用ABAQUS自動(dòng)計(jì)算并調(diào)整參考點(diǎn)至質(zhì)心的功能建立參考點(diǎn)來(lái)定義。作為鈑金件組合體,臺(tái)式機(jī)箱存在大量的鉚接及螺栓固定的部位,在頻率分析中至今也沒有比較完善的理論來(lái)準(zhǔn)確描述頻率分析中各種連接方式以及接觸對(duì),這也是頻率分析中的難點(diǎn),為此,結(jié)合分析的經(jīng)驗(yàn),對(duì)各種接觸行為如鉚接、螺絲固定、裝配配合等分別進(jìn)行處理,在建立過程中,按主-從公式定義基于表面的約束,一般選材料較軟和網(wǎng)格劃分較密為從屬表面。Abaqus提供了三種求解振型的方法:Lanczos方法、Subspace方法及AMS(自動(dòng)多重子結(jié)構(gòu))方法,三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn),分析中采用了默認(rèn)的Lanczos方法,其優(yōu)點(diǎn)是它的可行性及高效性以及支持稀疏矩陣方法。2.Abaqus/Standard模擬結(jié)果對(duì)于描述的機(jī)箱結(jié)構(gòu)模型(圖2),用Abaqus進(jìn)行模態(tài)分析,模態(tài)分析結(jié)果見如下表:表1 原始設(shè)計(jì)振型描述 圖2 硬盤架設(shè)計(jì)由于機(jī)箱結(jié)構(gòu)模型主要以薄板為主,所以存在大量局部模態(tài),導(dǎo)致模態(tài)密集,且主要以板的變形為主。圖3 為機(jī)箱結(jié)構(gòu)在120Hz附近的模態(tài)振型。 圖3 原始設(shè)計(jì)在120Hz附近的振型可以看出,整機(jī)的共振頻率在119Hz,且振型在硬盤架附近。非常接近硬盤的工作頻率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示,系統(tǒng)在正常工作時(shí),振動(dòng)和噪音問題超標(biāo),且主要原因是120Hz引起的面板加速度過大。通過結(jié)構(gòu)分析,振動(dòng)及噪音問題可能是由制造及裝配過程中,設(shè)計(jì)過盈配合未完全接觸導(dǎo)致異響,因此,在不考慮工藝性的基礎(chǔ)上,我們針對(duì)硬盤架結(jié)構(gòu),在如下位置增加焊點(diǎn)用以模擬完全的過盈配合,進(jìn)行驗(yàn)證,設(shè)計(jì)方案共三種,如下圖所示。 圖4 設(shè)計(jì)方案針對(duì)以上三種建議,分別改變分析模型,頻率分析結(jié)果對(duì)比如下表2 改進(jìn)方案固有頻率對(duì)比 原始設(shè)計(jì)中存在119Hz固有頻率,非常接近硬盤的固有頻率,有可能發(fā)生共振,通過鉚釘增加硬盤架剛度,可以限制一些振動(dòng)的方向,并且使系統(tǒng)共振頻率升高,從而避開危險(xiǎn)頻率。同時(shí)可以看出,制造公差對(duì)固有頻率有很大影響。 3.結(jié)論通過以上分析可知,合理的固定方式以及誤差控制對(duì)于裝配便捷性及振動(dòng)噪聲問題的解決有重要的意思。仿真分析可以在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)問題,及時(shí)反饋給設(shè)
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