平板电视EPS缓冲垫优化研究

摘要

随着制造工艺水平的不断提高和电子科技技术的进步,平板电视的尺寸越来越大,体积却越来越小。这类产品的缓冲保护,主要依靠使用缓冲性能更加优越的材料和更加合理的缓冲结构实现。但材料种类有限且在选取材料已定的情况下,最方便和实用的方法还是使用好的缓冲结构。
　　目前缓冲垫结构设计通常使用“五步法”或“六步法”,设计后的缓冲垫进行样机跌落实验后,缓冲垫有时不能满足缓冲保护需要或结构显得“过硬”,这时就需要优化结构。多数情况下技术人员依靠经验或参考借鉴相关类似结构进行结构优化,缺陷是无法使用最佳的材料分布。为了能够最优化材料分布,本文尝试使用拓扑方法对缓冲垫结构进行优化研究。
　　针对要研究的问题,本文采取了计算机模拟方法和理论方法进行了研究。首先针对一款已上市的平板电视,根据缓冲包装动力学知识对保护平板电视的缓冲垫进行了初步设计,材料选取EPS(Expanded polystyrene,简称 EPS)。其次利用计算机模拟方法对平板电视包装件进行了跌落分析,根据跌落分析数据近似得到了碰撞力的求解公式并通过不同角度验证了计算机模拟数据的准确性。然后考虑到缓冲垫在跌落过程中受到的是动态冲击力,为了能够简化模型,对动态载荷进行了等效静态处理。最终使用HyperWorks中的OptiStruct模块建立了静态拓扑优化有限元模型,根据拓扑结果对缓冲垫结构进行了优化。优化后再次进行跌落分析后发现电视受到的最大冲击加速度小于脆值(Fragility),优化后的缓冲垫满足了跌落保护需要。EPS密度不同时其自身力学特性存在较大差异且价格也不同。为此研究了在同一种缓冲垫结构下,EPS缓冲垫密度不同时对跌落响应的差异性影响。
　　通过对一款平板电视的缓冲垫进行跌落分析和结构优化研究,发现拓扑方法能够很好地进行结构优化。拓扑方法为包装结构的设计和优化提供了一种新的尝试,有很好地参考和借鉴意义。

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目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

2 包装件跌落测试简介

2.1 包装件测试理论基础

2.2 包装件常用跌落测试标准

3 CAE软件简介

3.1 CAE技术介绍

3.2 HyperWorks简介

3.3 LS-DYNA简介

4 跌落分析

4.1 EPS缓冲垫设计

4.2 有限元模型建立

4.3 参数设定

4.4 数据分析

5 优化研究

5.1 动态载荷等效静态处理

5.2 拓扑优化

5.3 不同密度对缓冲的影响

6 结论

6.1 结论

6.2 研究展望

参考文献

在学研究成果

致谢