跌落仿真技术在家电产品品质提升中的应用.pdf
《跌落仿真技术在家电产品品质提升中的应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《跌落仿真技术在家电产品品质提升中的应用.pdf(5页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、Articles论文104 家电科技 Vol.4 2023 Issue 423跌落仿真技术在家电产品品质提升中的应用Application of dropping simulation technology in improving the quality of home appliances范正炼 马荣鑫 宋畅FAN Zhenglian MA Rongxin SONG Chang美的厨热事业部 广东佛山 528000Kitchen&Water Heater Appliance Division Midea Foshan 528000摘 要:家电行业传统的设计方法,由于存在试验成本高,试验周期
2、长,覆盖试验工况少,无法过滤无效的迭代方案等局限性,越来越难以满足家电行业快速发展的需求。在产品研发过程中引进仿真技术,为各大家电企业提供新的设计方法。以某款带包装洗碗机整机为研究对象,首先对洗碗机关键部件的力学性能进行物理测试试验,并采用Radioss软件对仿真所用的材料模型进行校核;其次根据设计部门提供的设计图档,采用HyperMesh对洗碗机进行有限元建模;再次,采用Radioss对带包装洗碗机进行冷冻跌落仿真,分析底壳开裂的失效原因,通过多轮迭代仿真优化,找出有效的品质改善方案;最后,通过整机冷冻跌落物理测试试验验证仿真结果的有效性。结果表明,在洗碗机的开发设计过程中,引进跌落仿真技术
3、,可以替代大多数的物理测试试验,能够快速评估并提升产品的抗跌落性能。关键词:家电行业;跌落仿真;材料模型对标;显示动力学;应变率;RadiossAbstract:The traditional design method in home appliance industry is more and more difficult to meet the needs of the rapid development of home appliance industry due to its limitations,such as high test cost,long test cycle,les
4、s test conditions,and unable to filter invalid design methods.The introduction of simulation technology in the process of product development providing a new design methods for major home appliance enterprises,explored by major home appliance enterprises.A packaged dishwasher is taken as the backgro
5、und.Firstly,the mechanical properties of the key components of the dishwasher are tested,and the constitutive model of material in the simulation is benchmarked by using Radioss;Secondly,according to the design drawings provided by the design department,the finite element model of dishwasher is esta
6、blished by HyperMesh;Thirdly,by way of the dropping simulation of dishwasher with package,failure analysis on the fracture of sump are found,and the effective quality improvement schemes are found too through multiple simulation iterations;Finally,the validity of the simulation results is verified b
7、y the physical test of dropping.The results show that,in the process of product development of dishwasher,after the introduction of dropping simulation technology,most of the physical tests can be replaced,the anti-dropping capability of products can be quickly evaluated and improved.Keywords:Home a
8、ppliances;Dropping simulation;Material data matching;Explicit dynamics;Strain rate;Radioss 中图分类号:TB125 DOI:10.19784/ki.issn1672-0172.2023.04.0180 引言 家电市场竞争愈演愈烈,如何在更短的开发周期内,开发出成本更低、品质更高的家电产品,一直都是各大家电企业研究的重点。一款新的家电产品的开发设计,以往主要是依靠结构工程师的经验进行设计,通过实体产品的测试才能了解产品的功能和结构可靠性,物理试验是结构工程师提出品质提升方案的主要途径。但是,工程经验结合物理
9、试验的设计方法,由于存在成本高,周作者简介:范正炼,工程师。研究方向:家电整机跌落仿真、多体仿真以及优化。地址:广东省佛山市顺德区北滘镇美的全球创新中心8栋。E-mail:。通讯作者:宋畅,E-mail:。期长,覆盖工况少,无法过滤无效的迭代方案等局限性,越来越难以满足家电行业快速发展的需求,这就需要我们拓宽思路,引入新的设计方法。近年来,随着商业有限元软件、计算机硬件技术的快速发展,大型复杂仿真模型的求解效率越来越高,使仿真技术应用到家电产品开发成为了可能。通过仿真技术,对产品进行虚拟的测试试验,提前预判产品的失效风险,给工程师提供了一种新的设计思路。Articles论文 105家电科技 V
10、ol.4 2023 Issue 423跌落仿真技术的应用,已有的研究工作有:樊建军3等基于显式动力学理论,对冰箱进行跌落仿真分析并提出优化方案,优化方案仿真计算结果显示冰箱跌落冲击加速度、发泡腿应力以及压缩机底板变形均小于原方案的跌落数据;刘显威4等利用CAE仿真技术对一款包装存在过保护的分体室内挂机进行仿真建模与运算,通过仿真对比结果与实测对比结果发现优化方案对产品的保护效果更佳,产品品质得到改善;刘国虬5对空调室外机结构进行建模,并利用ABAQUS软件中的动态计算模块对空调室外机多种跌落过程进行了仿真分析,仿真结果表明,左支撑与右后板在跌落中容易发生塑性变形,同时比较了不同角度跌落对于室外
11、机结构的破坏程度。张鹏娥6等用LS-DYNA对空调内机进行连续跌落仿真,并做出加速度标定,为建立更精准的跌落模型提供了解决方案。赵新伟7用abaqus对电热水器进行跌落仿真,通过分析机器外壳及泡沫包装的应力应变对包装方案进行改进。从以上研究工作可以看出,研究者更多是从单一维度提出改善方案,同时,只做优化前后方案的对比分析,缺少对于如何从包装结构和产品结构出发提出综合改善方案,如何通过失效分析给出下一轮的改善方案,通过迭代找出有效改善方案的研究。本文以某款带包装洗碗机整机为研究对象,建立其三维仿真模型,采用Radioss求解器对其进行冷冻跌落仿真分析,用材料常温的屈服强度作为失效判据以近似材料冷
12、冻变脆的性能,预测洗碗机在跌落过程中结构存在的失效风险。其中,冷冻跌落根据企业内部标准进行,将整机放入冷冻箱,温度设置为-30,保持4个小时,取出后进行跌落测试试验。结合仿真结果分析结构产生失效风险的原因,通过多轮仿真迭代优化,从包装结构和产品结构出发,找出了有效的综合改善方案。借助跌落仿真技术,快速有效地提升了洗碗机产品的抗跌落性能。1 材料数据准备为了准确预测带包装洗碗机的抗跌落性能,对整机关键部件所用到的材料,如,钣金件、塑料件、包装缓冲件等进行了材料性能的测试试验,同时,通过虚拟仿真模拟了材料性能测试试验,对仿真材料本构数据进行了对标。以洗碗机中最常用的钣金件为例,采用LAW36(/M
13、AT/PLAS_TAB)描述,LAW36可以以曲线的方式描述不同应变率下材料的塑性力学行为。通过单轴拉伸试验得到的应力应变数据是工程应力和工程应变数据,如果要在Radioss中定义材料的塑性段数据,需要将工程应力和工程应变数据转换成真实应力和真实塑性应变数据1,通过以下公式进行转换:其中,t为真实应力,nom为工程应力,t为真实应变,nom为工程应变,pl为真实塑性应变;其中,真实应变t的换算公式为:本文采用HyperMesh对试件进行仿真建模,将处理好的材料数据输入到仿真模型,并据此对试件进行虚拟的单轴拉伸试验,如图1所示,虚拟的单轴拉伸试验得到的力-位移曲线与物理试验得到的力-位移曲线可以
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 跌落 仿真技术 在家 产品品质 提升 中的 应用