抗惡劣環(huán)境機箱結(jié)構(gòu)設(shè)計及其仿真分析.pdf

1、機箱作為保證電子元器件安全、穩(wěn)定、可靠工作的重要輔助設(shè)施,它對電子設(shè)備的壽命、工作效率發(fā)揮著重要的作用。隨著電子信息技術(shù)的高速發(fā)展,出現(xiàn)了品種多樣的普通機箱。這些機箱不但具備傳統(tǒng)功能性要求,而且擁有系統(tǒng)化、通用化、模塊化的設(shè)計思路。這些機箱大多根據(jù)經(jīng)驗、實驗結(jié)果進(jìn)行設(shè)計,研發(fā)周期長,成本較高。與普通機箱相比,抗惡劣環(huán)境計算機箱由于其工作環(huán)境惡劣,且要求具備質(zhì)量輕、散熱優(yōu)良、結(jié)構(gòu)可靠、運行平穩(wěn)等特點。因此,這對電子設(shè)備機箱的設(shè)計人員提出更

2、高的要求,也引起了業(yè)界更多的關(guān)注和重視。
　　本文根據(jù)機箱的設(shè)計要求,綜合考慮承載、散熱以及使用便攜性等因素,對機箱進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計;利用建模軟件Solidworks建立了機箱的三維實體模型;利用有限元分析軟件ANSYS Workbench構(gòu)建了有限元模型,并利用該軟件進(jìn)行了機箱的動力學(xué)分析,包括模態(tài)分析與隨機振動分析,分析了機箱的振型圖與應(yīng)力分布圖;然后利用Solidworks FLOW Simulation對機箱進(jìn)行了流動動力學(xué)

3、分析,得到了機箱的溫度場分布,并對機箱的熱分布規(guī)律進(jìn)行了研究。
　　研究結(jié)果表明:(1)本機箱模態(tài)分析選用18mm的單元能獲得較好的分析結(jié)果。(2)模態(tài)分析得出機箱一階固有頻率超過200Hz,振型表現(xiàn)為母板上下方向彎曲,能夠滿足機箱的動態(tài)特性要求。(3)隨機振動分析得出機箱上下方向上的VON MISE應(yīng)力分布圖,最大應(yīng)力位于母板上,低于屈服應(yīng)力。(4)在機箱前后方向上,熱仿真分析得出最高溫度出現(xiàn)在第六塊印制板芯片處,低于100℃,

4、這是由于該印制板處于機箱中間密封腔的中間位置,散熱條件最惡劣。(5)機箱平面熱場圖顯示:在水平方向上,印制板溫度呈先升高后降低的趨勢,主要換熱區(qū)在風(fēng)道區(qū)域。風(fēng)道后部出現(xiàn)了溫度集聚區(qū)。(6)熱量主要耗散方向:先經(jīng)印制板芯片傳遞至冷板,再經(jīng)冷板傳遞至風(fēng)道板,最后風(fēng)機將熱量帶走,風(fēng)機抽風(fēng)口附近溫度下降速度最大。(7)在機箱的前后方向上,機箱散熱片的溫度分布均勻,波動較小。
　　本文通過對機箱設(shè)計實踐,結(jié)合有限元分析的方法,得出機箱的動力