目前,筆記本的設(shè)計理念越來趨向于超薄,超輕的設(shè)計理念,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,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,不斷地測試,不斷地調(diào)整,一步一步逼近我們想要達到的目標(biāo);在此期間,如果還按以前的做法:設(shè)計模型,制作手板,實際測試,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間;往往一套手板的制作費用很高,而且多次測試的不穩(wěn)定性也較高,花費時間也較長;筆記本減薄以后,對其性能會造成較大影響,比如硬盤、光驅(qū)、主板等器件在沖擊、跌落過程中,很可能會失效,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)計過程中,硬盤的沖擊加速度一直超過其規(guī)定值,而通過應(yīng)用abaqus 對多個方案進行了分析對比,最后找到了可行的解決方案。

1 CAD 模型

    筆記本在開機狀態(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

    在沖擊臺下表面施加幅值大小為122g,時間為2ms,方向垂直向上的半正弦波加速度A,對整個模型施加大小為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 殼在沖擊過程中變形較大,與沖擊臺發(fā)生了直接撞擊,導(dǎo)致硬盤加速度過大,超過規(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D 殼產(chǎn)生了緩沖作用,大大降低了硬盤加速度;

    4.3 新方案二:將原方案的四個膠墊的材料更換為PC+ABS

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

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

圖6 把D 殼四支膠墊的相對距離縮小

    結(jié)果:膠墊相對位置縮小,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,同時膠墊增高后,加高了D 殼與沖擊臺之間的距離,所以D 殼與沖擊臺的撞擊力也會減小,硬盤加速度相應(yīng)也降低了;

5 結(jié)論

    通過圖7 的曲線對比,我們可以清楚地看到各方案的優(yōu)化結(jié)果,很明顯,新方案的硬盤加速度都低于240g,滿足設(shè)計要求。
 

圖7 各方案的優(yōu)化結(jié)果曲線對比

    從而得出以下兩點結(jié)論:

    1. 在沖擊、跌落等動態(tài)過程中,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);因為通過對它們的掌握,我們才能判斷沖擊過程中D 殼是否會與沖擊臺發(fā)生碰撞,或者D 殼受到碰撞力的大小,從而能夠判斷硬盤的加速度大小;

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

6 給ID 設(shè)計師提供兩條建議

    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)對于后期沖擊時, HDD是否能夠得到很好的防護都有很大的影響;

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