筆記本電腦頂蓋外殼優(yōu)化設計.pdf

1、目前，筆記本朝著更輕、更薄設計方向發(fā)展。然而，由于筆記本頂蓋外殼結構一個主要的功能是對LCD進行保護，因此頂蓋在進行輕量化設計的同時，需要兼顧其力學性能。本文以三星公司(Samsung)一款筆記本電腦為樣本，依托CAE技術平臺，對頂蓋外殼的輕量化設計開展以下幾方面工作:
　　1.運用分級優(yōu)化設計技術對傳統(tǒng)材質外殼進行結構優(yōu)化。首先建立筆記本電腦主要部件的有限元模型，同時實驗驗證有限元模型精確性;然后運用拓撲優(yōu)化技術優(yōu)化頂蓋與前框的

2、主傳力路徑和運用形貌優(yōu)化技術對頂蓋外殼內曲面進行重構，得到原模型優(yōu)化設計方案;最后依據設計方案生產出樣品，并設計靜壓實驗驗證。實驗結果顯示，樣品模型在質量增加不大情況下(3％)，剛度平均提高3.6％和16.8％。
　　2.探討先進復合材料在頂蓋外殼材質應用與發(fā)展，運用三相優(yōu)化(3-Phase Optimization)技術對復合材料筆記本外殼進行輕量化設計。首先總結市場上主流筆記本外殼材質的應用情況，從力學性能、生產成本等方面給予

3、評述;然后調研先進復合材料在航空航天、車輛等領域的發(fā)展應用概況，分析了碳纖維復合材料(CFRP)應用于外殼材質設計并提出了夾層結構應用于外殼設計構想;最后運用三相優(yōu)化技術，分別對復合材料筆記本外殼進行鋪層角度、厚度和鋪層順序優(yōu)化，同時考慮制造約束。優(yōu)化結果顯示，頂蓋結構剛度僅增加2％，而質量減輕1/3。
　　3.研究了跌落工況下筆記本內部件力學性能變化，著重討論了夾層結構的應用對外殼動態(tài)性能優(yōu)化情況。首先建立鈦合金筆記本電腦主要部

4、件本構模型及失效模型;其次詳細的分析了面跌落、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構對外殼動態(tài)力學性能的提升作用。
　　本文的貢獻在于:1.闡述了分級優(yōu)化設計和三相優(yōu)化設計方法，并將其分別應用于各向同性材料和復合材料筆記本外殼設計，同時結合實驗進行論證。2.借鑒復合材料在其他領域應用和發(fā)展，從力學性能、生產成本等方面評述先進復合材料在外殼設計中的可行性，提