服务器振动特性有限元模型建模方法研究

摘要

在产品设计阶段应用数值仿真技术，全面分析产品的结构力学、电磁和散热等特性，使产品的各项性能指标达到最优，可以有效缩短产品的研发时间和提高产品的质量。
　　服务器作为一种需要正常、连续、稳定工作的电子设备，良好的抗振动设计是其保持良好工作状态的关键。因此，服务器的振动特性数值仿真方法及抗振动设计成为服务器设计过程中重要的研究课题之一。
　　本文以IBM X3650服务器为研究对象，研究了服务器振动特性分析有限元模型的建立方法，为服务器结构的抗振动设计提供参考。具体研究内容及结果如下：
　　1、研究使用集中质量单元等效服务器中硬盘、散热器等复杂组件的建模方法。从有限元模型网格尺寸、结构边界条件、组件尺寸的改变以及质量单元转动惯量的设置四个方面对该建模方法的合理性以及适用范围进行了研究，得到了质量单元转动惯量设置的注意事项。
　　2、研究使用梁单元等效服务器组件间的螺钉、铆钉和点焊的建模方法，从梁单元截面尺寸以及有限元模型网格尺寸对计算模态参数的影响两个方面进行了研究，为服务器有限元模型的网格划分和梁单元截面尺寸的设置提供了参考。
　　3、根据以上及现有文献的建模方法，建立了IBMX3650服务器的振动特性有限元模型，计算得到了服务器前10阶计算模态参数，包括模态频率、模态振型，并研究了网格大小对计算模态参数的影响。
　　4、采用柔性支撑、锤击激励的方式进行了IBMX3650服务器的实验模态参数测试，得到了服务器前10阶实验模态参数，包括模态频率、模态振型以及模态阻尼比。同时详细阐述了实验模态测试的原理、测试方案的选取以及测试方案的优缺点。
　　5、对比分析计算模态参数与实验测试模态参数，结果表明建立的有限元模型有4阶模态参数与实验值基本吻合，说明本文的建模方法的可行性，可为类似产品的研发提供参考。

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第一章 绪 论

1.1研究背景

1.2相关研究现状

1.3论文的技术路线与结构安排

1.4本章小结

第二章 服务器复杂组件的等效建模方法

2.1服务器中的复杂组件

2.2等效建模的原理

2.3等效建模的实现方法

2.4等效模型的特性研究

2.5本章小结

第三章 服务器组件间连接的等效建模方法

3.1服务器组件的连接形式

3.2等效建模的方法及研究

3.3本章小结

第四章 服务器有限元模型的建模与研究

4.1服务器数值仿真模型的建立

4.2服务器的模态分析

4.3服务器模态参数的结果分析

4.4本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1研究内容及结果

5.2不足与改进

致谢

参考文献

攻读硕士期间参加的科研项目