abaqus機(jī)箱分析的案例
臺式機(jī)箱硬盤振動仿真分析
臺式機(jī)箱的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是電腦行業(yè)在可靠性設(shè)計(jì)中所關(guān)心的最基本的問題，通過CAE仿真對于機(jī)械式硬盤在工作過程中會產(chǎn)生周期性振動進(jìn)行分析，為進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)，為電腦行業(yè)在提高可靠性、降低產(chǎn)品的損壞率、壓縮成本方面起到了顯著的作用。
問題概述
機(jī)械式硬盤在工作過程中會產(chǎn)生周期性振動，在臺式機(jī)箱設(shè)計(jì)中，我們力求通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化， 避免共振的發(fā)生，利用Abaqus/standard 對臺式機(jī)箱的固有頻率進(jìn)行分析，提取其在120Hz 附近振型，并據(jù)此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，得出最佳設(shè)計(jì)方式。
計(jì)算結(jié)果
硬盤及固定方式示意圖
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。
機(jī)箱結(jié)構(gòu)在120Hz 附近的模態(tài)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。
針對以上分析，分別改變分析模型，頻率分析結(jié)果對比如下:
結(jié)論
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，制造公差對固有頻率有很大影響。
展開 ANSYS HFSS 17.1機(jī)箱諧振分析 ￥8.88
主要利用電磁場可視化仿真技術(shù)，通過運(yùn)用電磁場環(huán)境仿真軟件ANSYS HFSS 17.1中的本振模式分析方法，研究機(jī)箱最容易被干擾的頻率與分布區(qū)域，分析其電磁場分布的可視化結(jié)果，直觀的展示出電磁場分布規(guī)律及其傳播特性。介紹了本征模式工作的原理知識，并詳細(xì)介紹了整個(gè)仿真模型的建立步驟，包括模型的導(dǎo)入、材料的設(shè)置、邊界條件、求解設(shè)置與結(jié)果查看等。
ANSYS HFSS 17.1機(jī)箱屏蔽分析 ￥8.88
通過運(yùn)用電磁場環(huán)境仿真軟件ANSYS HFSS 17.1，研究機(jī)箱對外來干擾的屏蔽效能，分析其電磁場分布的可視化結(jié)果，直觀的展示出電磁場分布規(guī)律及其傳播特性。以某機(jī)箱模型為例，采用ANSYS HFSS 17.1軟件，進(jìn)行機(jī)箱的屏蔽效能仿真與分析。包括模型的設(shè)計(jì)、邊界條件、激勵(lì)的設(shè)置和求解、查看結(jié)果等。
【AICFD案例教程】電子機(jī)箱風(fēng)冷散熱分析
軟件涵蓋了從建模、仿真到結(jié)果處理完整仿真分析流程，幫助工業(yè)企業(yè)建立設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化相結(jié)合的一體化流程，提高企業(yè)研發(fā)效率。
一、概 要
1）案例描述
本案例針對電子機(jī)箱強(qiáng)迫風(fēng)冷的熱仿真分析，該模型前側(cè)布有兩個(gè)進(jìn)口，后側(cè)為出口，機(jī)箱內(nèi)布置有PCB板，板卡上有散熱器和各類芯片。使用湍流模型和熱源模型對機(jī)箱內(nèi)芯片散熱進(jìn)行熱仿真分析。
2）網(wǎng)格
整體網(wǎng)格為四面體網(wǎng)格單元的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)量289萬。
圖1-1 網(wǎng)格模型
3）計(jì)算條件
物理模型：不可壓；湍流模型：SST k-omega；數(shù)值格式：二階迎風(fēng)；風(fēng)速：2m/s；熱源：功率熱源8個(gè)，共計(jì)31.5W。
展開 
風(fēng)冷機(jī)箱主動散熱案例仿真分析
作者白堤，公眾號工程師轉(zhuǎn)型圈的主編
一、問題描述
如下，一個(gè)電子機(jī)箱，機(jī)箱外殼四周四個(gè)面封閉，一側(cè)有風(fēng)扇開口，另一側(cè)為出風(fēng)口，主要結(jié)構(gòu)包含軸流風(fēng)扇、變壓器、CPU、IC芯片、電容、TO芯片等，以上電子元器件固定在PCB板上，PCB再固定在機(jī)箱外殼上。此問題涉及到風(fēng)扇的簡化、風(fēng)扇的定義、開口板的簡化、各向異性PCB定義、芯片材料定義等。
二、建立模型
1、模型準(zhǔn)備
打開STP模型，已經(jīng)把螺釘、非發(fā)熱元器件等不必要的零部件刪除。去除詳細(xì)風(fēng)扇模型，在風(fēng)扇位置處創(chuàng)建封閉端蓋，以便后面定義風(fēng)扇。為了減少網(wǎng)格，針對開口板進(jìn)行簡化，把開口板上的孔拉伸去除，以便后面定義打孔板。PCB使用軟件的印刷電路板功能簡化。
2、檢查模型
針對準(zhǔn)備好的模型，使用【檢查模型】進(jìn)行檢查，顯示狀態(tài)成功，模型正常。
3、創(chuàng)建項(xiàng)目
項(xiàng)目名稱
項(xiàng)目名稱0707，其他保持默認(rèn)
單位系統(tǒng)
選擇SI，并更改溫度單位為℃
分系類型
外部，排除不具備流動條件的腔；選中固體內(nèi)傳導(dǎo)；選中輻射，并更改環(huán)境溫度25℃；選中重力，把Y方向分量設(shè)置為-9.81，X和Z方向分量為0。
展開 30mm機(jī)箱熱設(shè)計(jì)案例分析
環(huán)境條件：
機(jī)箱尺寸160x160x30mm;
CPU瓦數(shù)35W, CPU VR瓦數(shù)13W;
主板到機(jī)箱上側(cè)面蓋有23mm,減去CPU高度機(jī)箱的厚度,可用空間只有15mm;
給定thermal的空間140x75x15mm;
問題1來了, 在有限的空間里, 如果是你, 你會怎么去解這個(gè)熱? 原則, 考慮ID以及cost, 設(shè)計(jì)出來的東西至少不要太奇怪, 影響到機(jī)箱外觀, 且cost盡你最大努力去壓到最低. 你的solution or 方向會是什么樣的? 期待有興趣的朋友一起study.
上圖,
黑色箭頭示意系統(tǒng)風(fēng)流場, 黑色線框?yàn)榻o定thermal的空間.
初來乍到, 熱設(shè)計(jì)菜鳥一名,
share案例分析, 只為一起study, 精進(jìn)技術(shù),
看官們不喜勿噴,有錯(cuò)誤不清晰的地方請踴躍指教,感謝!
期待熱愛熱設(shè)計(jì)的你一起來研究討論~
展開 ANSYS HFSS 17.1機(jī)箱電磁泄漏分析 ￥8.88
本教程主要利用電磁場可視化仿真技術(shù)，通過運(yùn)用電磁場環(huán)境仿真軟件ANSYS HFSS 17.1，研究機(jī)箱內(nèi)部輻射源對外部的輻射泄漏情況，分析其電磁場分布的可視化結(jié)果，直觀的展示出電磁場分布規(guī)律及其傳播特性。采用ANSYS HFSS 17.1軟件，進(jìn)行機(jī)箱的電磁泄漏仿真與分析。包括模型的設(shè)計(jì)、邊界條件、激勵(lì)的設(shè)置和求解、查看結(jié)果等。
Abaqus 非線性屈曲分析方法 附ABAQUS分析手冊分析卷下載
當(dāng)然，對于方筒這類實(shí)際上是通過顯示方法實(shí)現(xiàn)的，更準(zhǔn)確的講是動力屈曲分析，所以我們還得判斷動能、塑形耗散等能量參數(shù)，才能使結(jié)果更加準(zhǔn)確。
下載地址：ABAQUS分析手冊分析卷
基于Abaqus的建筑結(jié)構(gòu)隔震分析 附ABAQUS建筑結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用下載
本文通過時(shí)程分析的方法，考察隔震結(jié)構(gòu)在大震作用下的性能，結(jié)果顯示，在大震作用下，結(jié)構(gòu)的整體響應(yīng)，無論是位移角還是結(jié)構(gòu)的剪力，與小震結(jié)果都有明顯差異，隔震支座對結(jié)構(gòu)性能的改善，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的上部，對結(jié)構(gòu)的中下部則較小，且不再滿足規(guī)范中對剪力降低50%的要求。另一方面，非線性的影響會對結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果起到放大作用，使微小差異的結(jié)構(gòu)方案在大震作用中表現(xiàn)出明顯不同的抗震性能。
下載地址 ：ABAQUS建筑結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用
Abaqus超彈性材料分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
三、后處理
1、位移云圖
圖8 位移云圖
2、應(yīng)力云圖
圖9 接觸定義
下載地址：Abaqus 分析用戶手冊材料卷
Abaqus的響應(yīng)譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載
在ABAQUS中，響應(yīng)譜分析是分為兩步完成的，第一步需要設(shè)置一個(gè)頻率提取分析步，提取結(jié)構(gòu)的前幾階固有頻率；在第二個(gè)分析步中設(shè)置響應(yīng)譜分析。
值得注意的是，譜分析的激勵(lì)是在step中加載的，不需要在load中進(jìn)行設(shè)置。
下載地址：Abaqus頻響分析完整過程
Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
預(yù)應(yīng)力模態(tài)
模態(tài)分析是一個(gè)線性攝動分析，只能進(jìn)行線性求解。在動力學(xué)方程中，其載荷矩陣和阻尼矩陣為0，特征值的提取只取決于剛度矩陣和質(zhì)量矩陣。而結(jié)構(gòu)在外載荷的作用下剛度矩陣會發(fā)生變化，也就間接影響了結(jié)構(gòu)的固有頻率。而預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下，我們不清楚剛度矩陣的變化對模態(tài)頻率的影響時(shí)，便需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)求解
分析流程如下：第一步先進(jìn)行非線性靜力學(xué)求解——第二步進(jìn)行模態(tài)提取
需要注意的是第一步求解時(shí)必須打開幾何非線性，即NLGEOM = YES 否則第一步求解完成后剛度矩陣不會改變，模態(tài)頻率也就不會發(fā)生變化。第二步模態(tài)求解無需設(shè)置PERTURBATION（線性攝動）或幾何非線性，軟件默認(rèn)在開啟幾何非線性的后續(xù)分析步中繼續(xù)保持。
另外，第一步非線性靜力求解的材料非線性，接觸等都會對結(jié)構(gòu)的剛度矩陣產(chǎn)生影響，進(jìn)而改變模態(tài)頻率。材料如果進(jìn)入塑性，相應(yīng)的切向模量會降低，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度矩陣變小。
靜力分析下接觸狀態(tài)的改變也會對剛度矩陣產(chǎn)生影響。Abaqus在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析時(shí)對接觸的處理如下：第一步進(jìn)行非線性接觸分析，軟件會把第一步分析結(jié)果的接觸區(qū)域作為第二步模態(tài)分析的作用區(qū)域，而第一步分析結(jié)果的接觸面分開區(qū)域不予考慮。需要注意的是，在進(jìn)行第二步模態(tài)分析時(shí)，接觸區(qū)域并不是簡單的直接轉(zhuǎn)變?yōu)門ie處理，而是通過附加接觸剛度來進(jìn)行求解。
Abaqus重啟動設(shè)置
重啟動分析方式是一種很便捷的模式。比如，我們需要算在預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的模態(tài)，振動，沖擊等等一系列工況，而如果不進(jìn)行重啟動分析，則每個(gè)分析工況下都需要重新計(jì)算預(yù)應(yīng)力工況，對于大模型，嚴(yán)重影響計(jì)算效率；而進(jìn)行重啟動設(shè)置后，預(yù)應(yīng)力工況只需計(jì)算一次。
展開 Abaqus子結(jié)構(gòu)與子模型分析技術(shù) 附ABAQUS結(jié)構(gòu)工程分析及實(shí)例詳解文檔下載
-通過2個(gè)工程案例學(xué)習(xí)Abaqus中的子結(jié)構(gòu)與子模型分析技術(shù)”
子結(jié)構(gòu)與子模型技術(shù)在Abaqus中屬于模擬抽象化的范疇，所有Abaqus模型都涉及一定程度的抽象，但是除了傳統(tǒng)有限元的抽象方法之外，還可以通過以下幾種模擬抽象化技術(shù)來降低求解成本。
子結(jié)構(gòu)
子模型
生成矩陣
對稱模型生成、結(jié)果傳遞和循環(huán)對稱模型
周期介質(zhì)分析
網(wǎng)格劃分的梁橫截面
擴(kuò)展有限元方法（XFEM）
適當(dāng)?shù)乩眠@些抽象化建模技術(shù)可以極大地提高Abaqus的分析效率，本期文章介紹一下子結(jié)構(gòu)和子模型技術(shù)。
01
—
子結(jié)構(gòu)
在有限元分析里，子結(jié)構(gòu)也叫超級單元，是由多個(gè)單元組成的一個(gè)“整體單元”，它在線性分析的基礎(chǔ)上消除了“整體單元”中保留節(jié)點(diǎn)以外所有節(jié)點(diǎn)的自由度；子結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)矩陣（剛度、質(zhì)量）也被縮聚成較小的矩陣，可以根據(jù)需求恢復(fù)內(nèi)部求解。
很多實(shí)際工程結(jié)構(gòu)都比較龐大，導(dǎo)致完整結(jié)構(gòu)的有限元模型計(jì)算量超出計(jì)算機(jī)的硬件資源，對于具有線性響應(yīng)的此類問題，可以使用子結(jié)構(gòu)縮聚的方法，在一般配置的計(jì)算機(jī)上來求解完整結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。
展開 abaqus有限元分析過程 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
11.單元分類
1.分類方法：實(shí)體單元；殼單元；梁單元；彈簧單元；剛體單元；桁架單元；集中質(zhì)量單元
也可以分為：
a.一維、二維和三維單元
b.線形、二次和三次單元
c.協(xié)調(diào)單元和非協(xié)調(diào)單元
d.傳彎單元和非傳彎單元
e.結(jié)構(gòu)單元和非結(jié)構(gòu)單元
下載地址：ABAQUS有限元分析常見問題解答
疲勞分析|Abaqus Goodman方法案例操作 附ABAQUS疲勞分析簡介下載
Abaqus/View結(jié)果讀取
讀取分析歷程中的最大交變應(yīng)力和最小交變應(yīng)力云圖
新建場變量：Alternating Stress和Mean Stress
根據(jù)公式：
在Abaqus后處理新建場變量
輸出場變量值到Excel
針對新建場，輸出單元積分點(diǎn)對應(yīng)的交變應(yīng)力和平均應(yīng)力，并輸出到Excel，與Goodman圖一并繪制。
上圖，
仿真所得單元積分點(diǎn)落到
曲線的上方或下方，
處于上方為疲勞壽命沒達(dá)到
臨
界曲值
10
E5
次。
下載地址：ABAQUS疲勞分析簡介
