目前,筆記本的設(shè)計(jì)理念越來(lái)趨向于超薄,超輕的設(shè)計(jì)理念,眾多筆記本制造商也正在努力迎合這種新的理念;為此,他們不斷在筆記本的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),材料應(yīng)用上大膽創(chuàng)新。然而創(chuàng)新并不是一蹴而就,需要我們不斷地試驗(yàn),不斷地測(cè)試,不斷地調(diào)整,一步一步逼近我們想要達(dá)到的目標(biāo);在此期間,如果還按以前的做法:設(shè)計(jì)模型,制作手板,實(shí)際測(cè)試,然后再修正手板,或者重做手板,那么就需要昂貴的成本和大量的時(shí)間;往往一套手板的制作費(fèi)用很高,而且多次測(cè)試的不穩(wěn)定性也較高,花費(fèi)時(shí)間也較長(zhǎng);筆記本減薄以后,對(duì)其性能會(huì)造成較大影響,比如硬盤(pán)、光驅(qū)、主板等器件在沖擊、跌落過(guò)程中,很可能會(huì)失效,這將直接影響筆記本的使用。在本公司的某款筆記本在設(shè)計(jì)過(guò)程中,硬盤(pán)的沖擊加速度一直超過(guò)其規(guī)定值,而通過(guò)應(yīng)用abaqus 對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行了分析對(duì)比,最后找到了可行的解決方案。

1 CAD 模型

    筆記本在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下,沖擊底面的安裝圖如圖1 所示;
 

圖1 沖擊底面的CAD 模型
 

2 CAE 模型

 

圖2 沖擊底面的CAE 模型

3 加載及邊界條件

    在沖擊臺(tái)下表面施加幅值大小為122g,時(shí)間為2ms,方向垂直向上的半正弦波加速度A,對(duì)整個(gè)模型施加大小為1.524m/s,方向垂直向下的初始速度V;如圖3 所示;
 

圖3 加載及邊界條件

4 分析結(jié)果

    4.1 原始方案(如圖4)
 

圖4 原始方案

    結(jié)果:由于D 殼在沖擊過(guò)程中變形較大,與沖擊臺(tái)發(fā)生了直接撞擊,導(dǎo)致硬盤(pán)加速度過(guò)大,超過(guò)規(guī)定值(275g);

4.2 新方案一:在D 殼下增加第五支橡膠墊(如圖5)
 

圖5 在D 殼下增加第五支橡膠墊

    結(jié)果:由于增加了第五支膠墊,對(duì)D 殼產(chǎn)生了緩沖作用,大大降低了硬盤(pán)加速度;

    4.3 新方案二:將原方案的四個(gè)膠墊的材料更換為PC+ABS

    結(jié)果:由于更換材料后,四個(gè)膠墊在沖擊壓縮中變形量降低了,D 殼與沖擊臺(tái)的撞擊力減少了,所以硬盤(pán)加速度也降低了;

    4.4 新方案三:在原方案的基礎(chǔ)上把D 殼四支膠墊的相對(duì)距離縮小(如圖6)
 

圖6 把D 殼四支膠墊的相對(duì)距離縮小

    結(jié)果:膠墊相對(duì)位置縮小,增加了D 殼的剛度,所以變形量減小,減小撞擊力,降低硬盤(pán)加速度;

    4.5 新方案四:把原方案的膠墊材料更換為TPU(彈性模量高于橡膠),同時(shí)膠墊加厚1.3mm;

    結(jié)果:和方案二相似,更換材料后,膠墊變形量降低了,同時(shí)膠墊增高后,加高了D 殼與沖擊臺(tái)之間的距離,所以D 殼與沖擊臺(tái)的撞擊力也會(huì)減小,硬盤(pán)加速度相應(yīng)也降低了;

5 結(jié)論

    通過(guò)圖7 的曲線對(duì)比,我們可以清楚地看到各方案的優(yōu)化結(jié)果,很明顯,新方案的硬盤(pán)加速度都低于240g,滿足設(shè)計(jì)要求。
 

圖7 各方案的優(yōu)化結(jié)果曲線對(duì)比

    從而得出以下兩點(diǎn)結(jié)論:

    1. 在沖擊、跌落等動(dòng)態(tài)過(guò)程中,D 殼的變形量,膠墊的變形量,是我們關(guān)心的重要數(shù)據(jù);因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)它們的掌握,我們才能判斷沖擊過(guò)程中D 殼是否會(huì)與沖擊臺(tái)發(fā)生碰撞,或者D 殼受到碰撞力的大小,從而能夠判斷硬盤(pán)的加速度大小;

    2. 當(dāng)D 殼結(jié)構(gòu)材料一定時(shí),合理選取膠墊的厚度、硬度及其間距,都可以調(diào)整D 殼與沖擊臺(tái)之間的碰撞力大小,從而保證硬盤(pán)受到保護(hù);

6 給ID 設(shè)計(jì)師提供兩條建議

    1. 在ID/ME 的最初布局中就要考慮膠墊的位置、厚度和材料硬度,這些重要的參數(shù)對(duì)于后期沖擊時(shí), HDD是否能夠得到很好的防護(hù)都有很大的影響;

    2. 在ID/ME 階段,在ME 完成3D 后,開(kāi)模前,可以通過(guò)仿真分析,提供有效的方案對(duì)比和優(yōu)化建議。