臺式機箱硬盤振動仿真分析
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臺式機箱的結構強度是電腦行業在可靠性設計中所關心的最基本的問題,通過CAE仿真對于機械式硬盤在工作過程中會產生周期性振動進行分析,為進一步優化結構設計提供了理論依據,為電腦行業在提高可靠性、降低產品的損壞率、壓縮成本方面起到了顯著的作用。
機械式硬盤在工作過程中會產生周期性振動,在臺式機箱設計中,我們力求通過結構的優化, 避免共振的發生,利用Abaqus/standard 對臺式機箱的固有頻率進行分析,提取其在120Hz 附近振型,并據此基礎上進行改進,得出最佳設計方式。

硬盤及固定方式示意圖
由于機箱結構模型主要以薄板為主,所以存在大量局部模態,導致模態密集,且主要以板的變形為主。

機箱結構在120Hz 附近的模態振型
可以看出,整機的共振頻率在119Hz,且振型在硬盤架附近。非常接近硬盤的工作頻率,實驗結果也顯示,系統在正常工作時,振動和噪音問題超標,且主要原因是120Hz 引起的面板加速度過大。通過結構分析,振動及噪音問題可能是由制造及裝配過程中,設計過盈配合未完全接觸導致異響,因此,在不考慮工藝性的基礎上,我們針對硬盤架結構,在如下位置增加焊點用以模擬完全的過盈配合,進行驗證,設計方案共三種,如下圖所示。

針對以上分析,分別改變分析模型,頻率分析結果對比如下:

原始設計中存在119Hz 固有頻率,非常接近硬盤的固有頻率,有可能發生共振,通過鉚釘增加硬盤架剛度,可以限制一些振動的方向,并且使系統共振頻率升高,從而避開危險頻率。同時可以看出,制造公差對固有頻率有很大影響。
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