电子产品包装性能CAE研究

论文摘要

本文主要以电子产品包装件为研究对象,采用有限元技术研究其包装力学性能,将CAE方法的优势引入到该领域,大大提高了测试研究的效率、准确性,降低了研究测试成本,缩短了周期。有限元技术在工程领域的应用早已非常广泛、成熟,而在包装力学性能研究测试领域的应用虽早已起步,但大多处于探索阶段,许多应用方法和步骤还不完善,文中采用ANSYS模拟包装件受压、水平冲击、跌落等过程,全面分析了其力学性能。对于堆码抗压试验,以液晶显示器包装件为例,根据相关国家测试标准对其进行了三个不同方向上的抗压仿真分析。详细介绍了建模、前处理、后处理等整个仿真过程及各步需要注意的问题,分析了液晶显示器各组成部分在受压时的变形、应力、应变情况,发现了该包装件潜在的结构问题。水平冲击和跌落试验与静态堆码抗压试验不同,两实验均属动态试验,涉及包装动力学的相关知识。采用ANSYS软件中的显式动态分析模块分别对水平冲击试验和跌落试验进行了仿真模拟,阐述了ANSYS应用于包装动力学研究的方法和步骤,获得了在冲击或跌落过程中包装件的加速度、速度、应变、应力、变形等物理参数,分析并评估了外包装物对内部产品的保护性能,总结了包装件各部分对外部冲击的响应规律,并重点分析了电子产品易损件对外部冲击的反应。为了更好的研究包装性能及评估仿真结果,后期采用改进的跌落试验获取了包装件在跌落过程中某些部位的加速度和应变曲线,将物理试验数据和仿真结果结合起来更全面、准确的对包装性能进行了研究,同时通过试验数据和仿真结果的对比,验证了仿真模拟在包装性能研究领域应用的可信性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 消费类电子产品国内外应用概况
• 1.2 包装测试研究方法国内外概况
• 1.2.1 物理包装测试发展概况
• 1.2.2 包装件测试仿真技术发展概况
• 1.3 课题研究意义及内容
• 1.3.1 本课题研究意义
• 1.3.2 本课题研究内容
• 第二章 包装件性能测试方法
• 2.1 包装测试理论基础
• 2.1.1 包装件流通环境条件
• 2.1.2 包装件脆值理论及破损边界理论
• 2.1.3 缓冲材料力学特性
• 2.1.4 包装件动力学模型
• 2.2 运输包装件测试
• 2.2.1 运输包装件静态试验
• 2.2.2 运输包装件跌落试验测试
• 2.2.3 运输包装件水平冲击试验测试
• 2.3 本章小结
• 第三章 CAE技术在包装性能研究中的应用方法
• 3.1 CAE技术介绍
• 3.1.1 ANSYS简介
• 3.1.2 Workbench模块
• 3.2 包装件模型的建立
• 3.2.1 造型软件与ANSYS的连接
• 3.2.2 建立3D几何模型
• 3.3 初建包装件仿真模拟工程
• 3.3.1 新建工程及初始设置
• 3.3.2 材料参数设置
• 3.3.3 模型的检查与修补
• 3.4 包装件各部分接触设置
• 3.4.1 ANSYS主要接触理论
• 3.4.2 Workbench中接触类型
• 3.4.3 包装性能仿真研究时的接触设置
• 3.5 包装件网格划分
• 3.5.1 网格划分控制
• 3.5.2 包装件模型的网格划分
• 3.6 仿真分析设置及接触输出设置
• 3.6.1 包装件静态仿真分析设置
• 3.6.2 包装件动态仿真分析设置
• 3.6.3 包装件仿真输出结果设置
• 3.7 模型参数化及优化分析
• 3.7.1 包装件模型参数化
• 3.7.2 优化分析
• 3.8 本章小结
• 第四章 电子产品包装件抗压性能CAE研究
• 4.1 电子产品包装件抗压模型建立
• 4.1.1 液晶显示器包装件CAD软件建模
• 4.1.2 模型导入及修改
• 4.2 抗压仿真前处理
• 4.2.1 液晶显示器材料组成及接触定义
• 4.2.2 模型网格划分
• 4.2.3 液晶显示器抗压分析设置
• 4.2.4 求解计算
• 4.3 仿真结果分析
• 4.3.1 侧面受压仿真结果
• 4.3.2 顶面受压仿真结果
• 4.3.3 前面受压仿真结果
• 4.4 缓冲泡沫结构优化
• 4.4.1 优化求解
• 4.4.2 优化结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 电子产品包装件抗水平冲击性能CAE研究
• 5.1 电子产品包装件水平冲击模型建立及修改
• 5.1.1 电子产品包装件水平冲击模型建立
• 5.1.2 模型导入及修改
• 5.2 水平冲击模型网格划分及仿真设置
• 5.2.1 各部分间接触关系设置
• 5.2.2 网格划分
• 5.2.3 仿真分析设置及计算结果输出设置
• 5.3 水平冲击仿真求解过程及结果分析
• 5.3.1 求解过程
• 5.3.2 水平冲击仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 电子产品包装件跌落性能研究
• 6.1 电子产品包装件跌落仿真前处理
• 6.1.1 包装件模型建立
• 6.1.2 包装件接触定义及网格划分
• 6.1.3 仿真分析设置
• 6.2 包装件跌落物理实验
• 6.2.1 跌落试验
• 6.2.2 试验过程及数据
• 6.3 物理实验与仿真结果分析
• 6.3.1 应变分析
• 6.3.2 加速度分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表