筆記本電腦頂蓋外殼優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、目前，筆記本朝著更輕、更薄設(shè)計(jì)方向發(fā)展。然而，由于筆記本頂蓋外殼結(jié)構(gòu)一個主要的功能是對LCD進(jìn)行保護(hù)，因此頂蓋在進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)的同時，需要兼顧其力學(xué)性能。本文以三星公司(Samsung)一款筆記本電腦為樣本，依托CAE技術(shù)平臺，對頂蓋外殼的輕量化設(shè)計(jì)開展以下幾方面工作:
　　1.運(yùn)用分級優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)對傳統(tǒng)材質(zhì)外殼進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。首先建立筆記本電腦主要部件的有限元模型，同時實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證有限元模型精確性;然后運(yùn)用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)優(yōu)化頂蓋與前框的

2、主傳力路徑和運(yùn)用形貌優(yōu)化技術(shù)對頂蓋外殼內(nèi)曲面進(jìn)行重構(gòu)，得到原模型優(yōu)化設(shè)計(jì)方案;最后依據(jù)設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)出樣品，并設(shè)計(jì)靜壓實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，樣品模型在質(zhì)量增加不大情況下(3％)，剛度平均提高3.6％和16.8％。
　　2.探討先進(jìn)復(fù)合材料在頂蓋外殼材質(zhì)應(yīng)用與發(fā)展，運(yùn)用三相優(yōu)化(3-Phase Optimization)技術(shù)對復(fù)合材料筆記本外殼進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。首先總結(jié)市場上主流筆記本外殼材質(zhì)的應(yīng)用情況，從力學(xué)性能、生產(chǎn)成本等方面給予

3、評述;然后調(diào)研先進(jìn)復(fù)合材料在航空航天、車輛等領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用概況，分析了碳纖維復(fù)合材料(CFRP)應(yīng)用于外殼材質(zhì)設(shè)計(jì)并提出了夾層結(jié)構(gòu)應(yīng)用于外殼設(shè)計(jì)構(gòu)想;最后運(yùn)用三相優(yōu)化技術(shù)，分別對復(fù)合材料筆記本外殼進(jìn)行鋪層角度、厚度和鋪層順序優(yōu)化，同時考慮制造約束。優(yōu)化結(jié)果顯示，頂蓋結(jié)構(gòu)剛度僅增加2％，而質(zhì)量減輕1/3。
　　3.研究了跌落工況下筆記本內(nèi)部件力學(xué)性能變化，著重討論了夾層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用對外殼動態(tài)性能優(yōu)化情況。首先建立鈦合金筆記本電腦主要部

4、件本構(gòu)模型及失效模型;其次詳細(xì)的分析了面跌落、棱跌落以及角跌落工況下，頂蓋、LCD、支架的力學(xué)行為（塑性變形、失效破壞等）;最后探討鈦合金面板鋁蜂窩芯材夾層結(jié)構(gòu)對外殼動態(tài)力學(xué)性能的提升作用。
　　本文的貢獻(xiàn)在于:1.闡述了分級優(yōu)化設(shè)計(jì)和三相優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并將其分別應(yīng)用于各向同性材料和復(fù)合材料筆記本外殼設(shè)計(jì)，同時結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證。2.借鑒復(fù)合材料在其他領(lǐng)域應(yīng)用和發(fā)展，從力學(xué)性能、生產(chǎn)成本等方面評述先進(jìn)復(fù)合材料在外殼設(shè)計(jì)中的可行性，提