導語：電子設(shè)備平板類優(yōu)化設(shè)計方法一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】眾所周知，我國近年來電子信息化行業(yè)發(fā)展的迅猛，電子行業(yè)的快速發(fā)展使得我國衍生出了一大批先進的電子設(shè)備。電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計對于系統(tǒng)的運行成本和使用而言有著舉足輕重的意義。在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)重量是一個關(guān)鍵的指標，工程師希望以最輕的重量，滿足電子設(shè)備環(huán)境可靠性要求。本文針對工程中常見的平板類結(jié)構(gòu)減重優(yōu)化設(shè)計方式，利用仿真分析手段，總結(jié)歸納出平板類結(jié)構(gòu)最優(yōu)的減重設(shè)計方法，為工程開發(fā)提供參考。

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)備；平板結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計；減重設(shè)計；仿真分析

1引言

電子設(shè)備產(chǎn)品中的平板類結(jié)構(gòu)，形式如：分機蓋板、模塊蓋板等，在航空、航天、汽車、船舶等行業(yè)應用廣泛。該類結(jié)構(gòu)本身不起支撐承力作用，但對于電子產(chǎn)品的密封性、電磁兼容性卻不可或缺。在航空航天領(lǐng)域，對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)重量要求苛刻，希望以最輕的結(jié)構(gòu)重量，獲得最優(yōu)的結(jié)構(gòu)功能。除直接將平板結(jié)構(gòu)厚度減薄外，常見的平板結(jié)構(gòu)減重模型如圖1所示。產(chǎn)品設(shè)計時，對于采用何種減重設(shè)計方式，沒有相關(guān)的標準作為指導，基本上是憑借個人的設(shè)計經(jīng)驗選取。當然，目前商用軟件可以對復雜幾何結(jié)構(gòu)、復雜工況進行拓撲優(yōu)化，但設(shè)計和時間成本都相對較高。本文通過力學仿真分析，總結(jié)出圖1所示幾類結(jié)構(gòu)模型，在相同力學邊界、相同外形尺寸、相同重量等條件下，剛度最好的結(jié)構(gòu)形式，以指導設(shè)計人員快速開展結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

2分析方法

2.1結(jié)構(gòu)剛度。剛度是指結(jié)構(gòu)在受力時抵抗變形的能力，是結(jié)構(gòu)彈性變形難易程度的表征。在產(chǎn)品中，結(jié)構(gòu)需要足夠的剛度保證外形穩(wěn)固。剛度分為動剛度和靜剛度。靜載荷作用下抵抗變形的能力成為靜剛度，動載荷下抵抗變形的能力成為動剛度。平板類結(jié)構(gòu)如蓋板等本身不起支撐作用，但需要保證一定的剛度以滿足密封性，避免局部共振等問題。2.2固有頻率。固有頻率也稱為自然頻率，物體做自由振動時，其位移隨時間按正弦規(guī)律變化，振動的頻率與初始條件無關(guān)，而僅與系統(tǒng)的固有屬性有關(guān)。一般而言，固有頻率越高，結(jié)構(gòu)的剛度越大，固有頻率是評價結(jié)構(gòu)剛度大小的重要指標。因此，利用仿真分析手段，可以得出結(jié)構(gòu)的固有頻率，從而判定其剛度的大小。2.3模型建立。根據(jù)圖1所示減重方式，以薄板結(jié)構(gòu)（如圖2基準模型O所示）為基準建立模型。利用CAD三維實體設(shè)計軟件，分別建立三種平板結(jié)構(gòu)減重模型，如圖2模型A、B、C所示。其中，四種模型的外形尺寸相同，模型A、B、C三種模型凹槽深度、邊框尺寸相同，重量與基準模型O一致。在外形尺寸、重量條件相同的情況下，頻率最高的模型被認為是最優(yōu)的減重優(yōu)化模型。

3算例分析

3.1外形尺寸。給定基準模型O外形尺寸A=210mm，B=210mm，厚度。3.2材料屬性。計算材料選取常用工程材料鋁合金,牌號：5A06-H116，參數(shù)如表1所示。3.3模型參數(shù)。2.3節(jié)方法建立結(jié)構(gòu)模型，參數(shù)如表2所示。3.4頻率計算結(jié)果利用有限元分析軟件，對建立的模型進行模態(tài)仿真計算，所有模型均為固支邊界條件，前三階固有頻率結(jié)果如表3。由計算結(jié)果可以看出，在相同重量、相同尺寸外形、相同厚度、相同邊界條件的等情況下，模型A的固有頻率最高，被認為是最優(yōu)的減重模型。

4結(jié)語

工程中的減重經(jīng)驗設(shè)計方法很多，本文將幾種常見的經(jīng)驗模型進行對比分析，得出模型A為平板類結(jié)構(gòu)最優(yōu)的減重設(shè)計方案，讀者可根據(jù)不同的應用場景，合理優(yōu)化布局，得到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。

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作者:張銅 李佳 白宗旭 單位:中國電子科技集團公司第二十九研究所