碳纤维复合材料在笔记本电脑后盖中的应用研究

发布时间：2017-09-29 05:30

  本文关键词：碳纤维复合材料在笔记本电脑后盖中的应用研究

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【摘要】：计算机技术的进步不仅体现在软硬件性能的提升上,其外观、材质和内部结构也发生了巨大的变化。虽然对于笔记本电脑来说减重的重点在于发展硬件技术,但是外壳作为笔记本电脑整体结构的支撑件,如果能够在控制成本的前提下,尽可能选择合适的轻质高强度材料并加以合理设计,对减轻笔记本电脑重量和提高可靠性具有重要意义。因此本文主要针对笔记本电脑后盖结构的静力学特性和动力学特性进行了分析研究,并对笔记本电脑顶盖进行了优化设计。围绕笔记本电脑后盖结构力学性能研究与优化设计主题,本文开展了以下几个方面的研究：1.开展了笔记本电脑后盖有限元建模研究与静力学仿真分析。在分析了笔记本电脑后盖结构的基础上简化了后盖结构的CAD模型,并按照笔记本电脑整机的静力测试工况在HyperMesh中建立了静力学分析有限元模型：对后盖整体结构进行静力学分析并设计了实验,进行了验证；根据仿真与实验结果分析了后盖结构存在的问题,为后续结构优化设计提供指导。2.从力学分析角度研究了在笔记本电脑顶盖上使用碳纤维复合材料代替ABS材料的可能性。将CAE技术应用于产品设计过程中,运用自由尺寸优化、尺寸优化和铺层次序优化联合的分级优化方法,建立了复合材料顶盖优化模型,对碳纤维复合材料顶盖进行了优化设计。3.开展了关于碳纤维布加固技术在笔记本电脑顶盖中的应用研究。研究了碳纤维布的特点,并从理论上分析了碳纤维布加固技术的原理；结合RADIOSS软件研究了不同加固方案的效果,得出了最优加固方案并进行了对比分析；对比了薄钢片加固与碳纤维布加固的优缺点,通过实验验证了上述加固方案并与仿真结果进行了对比分析。4.研究了上述不同设计方案笔记本电脑的动力学特性。通过计算机仿真与实验相结合的方式分析了不同设计方案的笔记本电脑后盖结构的模态,对比了它们的振型与固有频率；通过计算机仿真的方法研究了在128g、2ms的半正弦加速度激励的作用下不同设计方案的笔记本电脑后盖结构各部分响应情况；分析对比了它们的固有频率和抗冲击性能。
【关键词】：笔记本电脑后盖 静力学分析 碳纤维 分级优化 动力学分析
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ342.742;TB332;TP368.32
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 主要符号及英文专有名词说明10-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 轻质高强度材料在笔记本电脑中的应用现状13-14
• 1.2.2 碳纤维复合材料研究现状14-15
• 1.2.3 CAE技术在产品设计中应用现状15-16
• 1.3 课题研究目的及意义16
• 1.3.1 研究目的16
• 1.3.2 研究意义16
• 1.4 本文主要研究内容16-18
• 第二章 笔记本电脑后盖静力学特性分析及实验验证18-30
• 2.1 引言18
• 2.2 后盖结构CAD模型18-19
• 2.3 后盖结构有限元模型建立19-22
• 2.3.1 模型简化19-20
• 2.3.2 网格划分及单元选择20-22
• 2.3.3 连接与接触设置22
• 2.3.4 材料参数22
• 2.4 后盖结构静力学分析及实验验证22-28
• 2.4.1 静压测试工况22-23
• 2.4.2 边界条件设置23-24
• 2.4.3 有限元仿真结果24-25
• 2.4.4 实验验证25-27
• 2.4.5 仿真及实验结果比对分析27-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 碳纤维复合材料笔记本电脑顶盖分级优化设计30-48
• 3.1 引言30
• 3.2 碳纤维材料特点30-31
• 3.3 碳纤维复合材料的选用31-33
• 3.3.1 增强材料的选用31-32
• 3.3.2 基体材料的选用32-33
• 3.4 优化设计评价标准33-34
• 3.5 复合材料层合板理论与设计基础34-36
• 3.5.1 复合材料经典层合板理论34-35
• 3.5.2 复合材料层合板设计基础35-36
• 3.6 复合材料有限元模型建模研究36-39
• 3.6.1 复合材料建模技术36-37
• 3.6.2 复合材料有限元模型建立37-38
• 3.6.3 静力学仿真结果38-39
• 3.7 分级优化设计39-46
• 3.7.1 复合材料分级优化技术39-40
• 3.7.2 概念设计：自由尺寸优化40-42
• 3.7.3 系统设计：铺层厚度优化42-43
• 3.7.4 细节设计：铺层次序优化43-44
• 3.7.5 优化结果评价及验证44-46
• 3.8 本章小结46-48
• 第四章 碳纤维布加固笔记本电脑顶盖研究48-60
• 4.1 引言48
• 4.2 碳纤维布抗弯加固技术介绍48-50
• 4.2.1 抗弯加固技术应用48-49
• 4.2.2 加固材料选择49-50
• 4.2.3 碳纤维加固技术特点50
• 4.3 碳纤维布加固顶盖方案研究50-52
• 4.3.1 理论研究50
• 4.3.2 分析计算50-52
• 4.3.3 方案总结52
• 4.4 碳纤维布加固顶盖方案对比52-57
• 4.4.1 不同加固方案设计52-53
• 4.4.2 有限元仿真53-55
• 4.4.3 实验验证55-57
• 4.5 钢片正交加固顶盖分析57-58
• 4.5.1 有限元仿真57-58
• 4.5.2 实验验证58
• 4.6 本章小结58-60
• 第五章 笔记本电脑后盖动力学特性分析60-80
• 5.1 引言60
• 5.2 模态分析60-63
• 5.2.1 有限元仿真60-61
• 5.2.2 模态实验61-63
• 5.3 冲击瞬态响应分析63-66
• 5.3.1 瞬态响应分析基本理论63-64
• 5.3.2 冲击测试及有限元模型建立64-66
• 5.4 ABS材料顶盖笔记本电脑动态特性分析66-71
• 5.4.1 模态分析及实验验证66-68
• 5.4.2 顶盖与LCD加速度冲击响应分析68-69
• 5.4.3 顶盖变形量冲击响应分析69
• 5.4.4 LCD与支架应力冲击响应分析69-71
• 5.5 碳纤维复合材料顶盖笔记本电脑动态特性分析71-74
• 5.5.1 模态分析71
• 5.5.2 顶盖与LCD加速度冲击响应分析71-72
• 5.5.3 顶盖变形量冲击响应分析72-73
• 5.5.4 LCD与支架应力冲击响应分析73-74
• 5.6 碳纤维布加固ABS材料顶盖笔记本电脑动态特性分析74-78
• 5.6.1 模态分析74-75
• 5.6.2 顶盖与LCD加速度冲击响应分析75-76
• 5.6.3 顶盖变形量冲击响应分析76
• 5.6.4 LCD与支架应力冲击响应分析76-78
• 5.7 不同材质顶盖对笔记本电脑动态特性影响对比78-79
• 5.7.1 模态对比分析78
• 5.7.2 冲击响应对比分析78-79
• 5.8 本章小结79-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 6.1 工作总结80-81
• 6.2 研究展望81-82
• 致谢82-84
• 参考文献84-86

【参考文献】

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本文编号：940262