行業：電子消費品

    挑戰：如何優化空調結構和包裝設計

    Altair 解決方案：利用RADIOSS碰撞理論進行空 調器結構、包裝設計

    優點：節省材料 ； 結構性能更高效 ； 加快設計周期

    背景介紹 

    海爾集團創立于 1984 年，主要研發和生產冰箱、空調、洗衣機、熱水器、彩 電和廚房電器等白色家電。海爾集團“秉承銳意進取的海爾文化，積極拓展業務新 領域，開辟現代生活解決方案的新思路、新技術、新產品、新服務，引領現代生活 方式的新潮流，以創新獨到的方式全面優化生活和環境質量。”

隨著家電市場競爭日益激烈，產品的質量、成本和開發周期越來越受到家電企 業的高度重視。計算機軟件和硬件技術的不斷發展，對百萬以上大型模型進行求解 的效率越來越來高。利用 RADIOSS 碰撞理論進行空調器結構、包裝設計，可以大 幅提高產品的可靠性，有效節約包裝材料，并進行創新設計，達到行業的技術領先。    

    挑戰 

    依靠工程師設計經驗以及參考母本進行的空調結構、包裝設計方法，往往只能 做定性的分析。當模型結構較為復雜時，定量的手工計算分析是非常困難的。單靠 工程經驗進行的設計方法存在過度使用材料，或強度欠佳等問題，已遠遠不能滿足 家電行業快速發展的需要。 

    

---

    “利用RADIOSS的多CPU技術、質量縮放技術進行跌落分析，計算效率更高；計算結果更準確，不受CPU核數的影響。” 

                                                                                                               陳運東

                                                                                                               主任工程師

                                                                                                               青島海爾空調器有限總公司                                                                                                               

---

    解決方案

    包裝設計中最常用的是蜂窩紙板，蜂窩紙板是典型的各向異性蜂窩材料，在受到軸向壓縮的過程中會依次產生的線彈 性變形、彈性屈曲、塑性坍塌和脆性破壞等幾個過程。截取標準大小的蜂窩紙塊進行軸向靜壓，獲得壓縮力與壓縮行程曲線。虛擬壓縮試驗獲得的壓縮力-形程曲線與試驗測試曲線的高度吻合，證明了蜂窩紙材料模型數據的準確性。

    采用2D單元、3D六面體單元以及少數4面體單元對STP格式的水晶空調結構模型進行離散化處理，并進行各部件裝配連接，得到水晶空調機以及包裝結構的有限元離散模型。

    按照企業內部抗跌落標準的高度，賦予整個模型初始速度，并添加重力加速度以創建跌落工況。將調整好的模型數據 提交RADIOSS顯式動力學求解器進行求解。

    分析整個仿真結果動畫可知，機器角部結構強度設計不夠，導致機器角部跌落過程中，出現了明顯的大變形，局部塑 性應變達到了40.2%；其次，包裝墊塊厚度太小，使用機器在跌落過程中過早地“硬”觸地；設計包裝墊塊時，對機器結構沒有進行合理的避讓，故使機器底盤中部向內凹陷進去。根據局部部件破損情況及上述原因分析，分別對機器結構、包裝結構進行改進設計。    

    將改進后的設計模型數據再次針對該惡劣角跌工況進行仿真驗證，改進設計方案里機器角部結構強度得到了加強，機器角部跌落過程中，局部塑性應變降為0%，機體結構沒有永久變形。   

    結論 

     利用RADIOSS對空調器的結構、包裝進行輔助設計具有以下優勢和特點： 

     1)可以快速、準確找到造成部件失效的原因 

     由于碰撞、跌落是在時間極短的瞬間完成，造成部件失效的原因往往發生在跌落的過程中，而工程師往往只能看到物 料樣機實驗結果；利用后處理軟件不僅可以重現跌落過程，而且可以提取每個時間點的各部件應力、應變、位移等物性參數，幫助工程師進行分析。

     2)結構材料分布和包裝材料的使用更合理 找

     到了真正造成部件失效的原因，就可以合理的使用材料進行設計，有效節約了設計成本。 

     3)空調結構和包裝設計更高效、更節省成本 

     通過虛擬樣機的分析，省去了大部分制作物理樣機、物理實驗的環節。使設計更高效，同時節約了制作樣機、實驗測 試的成本。  

     4)求解器的高效、準確、穩定 

     利用RADIOSS的多CPU技術、質量縮放技術進行跌落分析，計算效率更高；計算結果更準確，不受CPU核數的影 響。

---

    【想獲得更多信息，請加技術鄰微信客服 jishulink888。也可以申請試用、免費測算、報名培訓、研發人員20人以上的企業可以申請免費上門內訓】