基于数值仿真的冰箱门体应力应变分析与结构优化

论文摘要

2011年上半年，海信容声（广东）冰箱有限公司陆续出现冰箱在做高低温冲击试验时门体出现门端盖开裂的现象，这一质量问题或质量问题隐患严重影响了多个新产品的开发进度，也使该公司产品存在较大的质量问题隐患。为了保证产品质量，必须对其进行数值模拟并优化其结构设计方案。而门体变形一直是困扰冰箱生产厂家的问题，并且对于门体的变形机理的研究更是众多科研工作者的研究热点。由于大容积冰箱门体大，内外温差大，尤其是大冷冻冰箱内外温差相差达到40度以上，经常出现门封处离缝。这不仅影响冰箱的外观，而且门外热空气直接通过缝隙流入冰箱间室内部，增加了箱内的热负荷，使耗电量急剧增大。并且由于室内水分增加，箱内容易出现结霜，降低冰箱制冷效率，更严重的是冰箱无法起到保鲜储藏食物的作用。有限元方法作为一种数值模拟仿真的方法，随着计算机和软件发展而得到了广泛的应用，它可以有效解决复杂的工程问题，包括线性和非线性工程问题。本文使用有限元分析软件ABAQUS，针对门端盖的开裂，以产品BCD268的冷冻门为研究对象，针对门体变形以BD188为例，应用有限元法对包括门体及端盖进行了数值模拟，并分析了门体的结构局部的应力过大的原因，对有可能影响它的应力应变大小的因素进行了对比分析。然后针对变形的原因，分别设计了相应的优化结构，分别比较了各种不同的设计方案，然后通过理论分析和数值计算，加上应变应力的测量以及实物样机的验证选出最合理的结构设计，以确保上下门端盖在工作环境条件下不会开裂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题依据与研究意义
• 1.1.1 研究问题的提出
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 基于 CAE 对产品变形应用的发展现状
• 1.2.1 有限元数值分析的研究现状
• 1.2.2 基于数值分析 CAE 应用在家电产品上的发展现状
• 1.3 主要研究内容及技术思路
• 1.4 本章小结
• 第2章 BCD268 门端盖及其门体有限元模型的构建
• 2.1 门端盖的基本结构和工作环境
• 2.1.1 整体的基本结构
• 2.1.2 热边界条件
• 2.1.3 内部结构、尺寸及各部件材料
• 2.2 门端盖有限元模型的建立
• 2.2.1 ABAQUS 软件的简介
• 2.2.2 ABAQUS 软件与 ANSYS 软件的对比分析
• 2.2.3 结构各部位模型的建立和装配
• 2.2.4 部分模型的简化处理
• 2.2.5 材料的填充
• 2.2.6 网格的划分
• 2.3 模型的边界条件与加载
• 2.3.1 接触面的定义
• 2.3.2 热边界条件与热加载
• 2.3.3 位移边界条件
• 2.4 本章小结
• 第3章 各种设计方案的比较
• 3.1 原方案的数值分析与实验
• 3.1.1 有限元模型的建立
• 3.1.2 数值分析结果
• 3.1.3 制作实物样机
• 3.2 上门端盖各方案的数值分析与验证
• 3.2.1 方案一的数值分析与实验
• 3.2.2 方案二的数值分析与实验
• 3.2.3 方案三的数值分析与实验
• 3.2.4 方案四的数值分析与实验
• 3.3 下门端盖各方案的数值分析与验证
• 3.3.1 下门端盖方案一的数值分析与实验
• 3.3.2 下门端盖方案二的数值分析与实验
• 3.4 最优方案的确定
• 3.5 本章小结
• 第4章 BD188 门体温度荷载下的 CAE 分析
• 4.1 模型的建立
• 4.1.1 边界条件的确定
• 4.1.2 材料属性
• 4.1.3 网格的划分
• 4.1.4 单元属性
• 4.2 门体各部件在温度荷载下的变形
• 4.3 门体变形与槽的关系
• 4.3.1 槽的宽度对门体变形的影响
• 4.3.2 槽的深度对门体变形的影响
• 4.3.3 槽数对门体变形的影响
• 4.3.4 槽的分布对门体变形的影响
• 4.3.5 总结
• 4.4 对不同槽型的计算
• 4.4.1 梯形槽的模拟
• 4.4.2 半圆型槽
• 4.4.3 倒三角槽
• 4.5 内胆厚度对门体变形的影响
• 4.6 尝试取消冰箱门体加强铁的模拟
• 4.6.1 旧型门胆门体（中间和两边都有加强铁）
• 4.6.2 内胆厚度 1.3mm 的旧型门体（边加强铁）
• 4.6.3 内胆厚度 1.3mm 的新型门体（中间加强铁）
• 4.6.4 内胆厚度 1.3mm 的旧型门体（中间加强铁）
• 4.6.5 新型门胆的门体（只有边加强铁）
• 4.6.6 新型门胆的门体（只有中间加强铁）
• 4.6.7 总结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢