基于CAE分析的冰箱翻转梁优化设计方法与流程

本发明涉及一种冰箱零部件的优化设计方法，尤其涉及的是基于CAE分析的冰箱翻转梁优化设计方法。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，大容积对开门冰箱的销量占比越来越高，冰箱翻转梁是对开门冰箱的关键零部件，对冰箱的耗电量、外观平整度以及使用体验都有着重要的影响。在目前的产品上，因为冰箱翻转梁的设计和制造缺陷造成的冰箱质量问题时有发生。目前冰箱翻转梁的主要问题有转梁弯曲、翻转不到位、开关门阻力大等问题。采用传统的设计方法，只能在翻转梁开模完成，对模具件进行强度和开关门力测试，一旦发现问题，需对模具进行修改，更严重者模具报废，需重新进行模具制作，严重影响冰箱产品的开发周期和成本。目前的一些常规试验很难体现出冰箱转换梁结构缺陷及转动轨迹的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于CAE分析的冰箱翻转梁优化设计方法，以期能够及时的发现冰箱翻转梁结构的强度问题、预测开关门阻力大小及运动轨迹，减少冰箱翻转梁缺陷的发生，降低冰箱翻转梁开发的周期和成本。

本发明是通过以下技术方案实现的：

基于CAE分析的冰箱翻转梁优化设计方法,包括以下步骤:

(1)采用三维软件初步设计冰箱翻转梁模型，，然后对冰箱翻转梁模型进行模型简化；

(2)采用CAE前处理软件对冰箱翻转梁模型进行CAE前处理，所述CAE前处理过程包括网格划分、网格检查、属性定义、施加边界条件及载荷；

(3)采用CAE分析对经过CAE前处理后的冰箱翻转梁模型进行下列仿真分析：

a、强度分析，模拟冰箱翻转梁受力情况，对冰箱翻转梁模型进行强度分析；

b、转动分析，根据对冰箱翻转梁模型施加转动的情况，对冰箱翻转梁模型进行转动分析；(4)对强度分析结果进行后处理，得到冰箱翻转梁模型受力变形的变形位移量；并对转动分析结果进行后处理，得到冰箱翻转梁模型随着转动时间的延长形成的开门阻力曲线；若得到的最大变形位移量小于目标变形位移量且开门阻力曲线中最大开门阻力值小于目标开门阻力，则进入步骤(5)，否则返回步骤(1)，提出改进的优化设计模型；

(5)输出冰箱翻转梁模型结构设计方案。

作为上述优化设计方法的优选方案,所述步骤(2)中，所述CAE前处理过程按网格划分、 网格检查、属性定义、施加边界条件及载荷的顺序依次进行。

作为上述优化设计方法的优选方案,所述属性定义步骤和施加边界条件及载荷步骤之间还包括接触定义步骤。

作为上述优化设计方法的优选方案,所述步骤(2)中，所述属性定义是指对组成冰箱翻转梁模型的各个零部件的材料属性进行定义。

作为上述优化设计方法的优选方案,所述步骤(1)中，所述三维软件为UG软件。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供的基于CAE分析的冰箱翻转梁优化设计方法,在冰箱翻转梁设计的初期即采用CAE仿真分析取代传统的实验验证的方法，提高了分析的能力和准确性，为冰箱翻转梁合理设计提供了依据，大大缩短了整个修改零件的周期，缩短冰箱产品的开发的时间。通过在初期采用CAE对冰箱翻转梁进行强度分析和转动分析，及时发现冰箱翻转梁结构存在的问题，优化冰箱翻转梁强度、开关门力大小及翻转梁转动轨迹，能提取到冰箱开门过程中关于冰箱翻转梁更多更详细的数据，为冰箱翻转梁的结构优化和转动轨迹优化指导方向，预测开关门力及优化运动轨迹，降低冰箱的开发成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的优化设计方法的流程图。

图2是本发明的其中一款翻转梁与门体安装的结构示意图。

图3是本发明的初步设计的冰箱翻转梁模型强度分析后的变形位移量分布示意图。

图4是本发明的优化后的冰箱翻转梁模型强度分析后的变形位移量分布示意图。

图5是本发明的初步设计的冰箱翻转梁模型的开门阻力曲线图。

图6是本发明的优化后的冰箱翻转梁模型的开门阻力曲线图。

图中标号：1翻转梁,2门体。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1，本实施例提供了基于CAE分析的冰箱翻转梁优化设计方法,包括以下步骤:

步骤S1、采用三维软件初步设计冰箱翻转梁模型，该三维软件可采用UG软件，然后对冰箱翻转梁模型进行模型简化，即根据分析类型和需要对冰箱翻转梁模型进行合理简化，减掉冰箱翻转梁模型不重要、对结果影响很小的零部件，简化结构小的特征、圆角、斜角；

步骤S2、采用CAE前处理软件对冰箱翻转梁模型进行CAE前处理，所述CAE前处理过程按如下步骤顺次进行：

步骤S21：网格划分

将经过模型简化后的翻转梁模型导入CAE前处理软件，对翻转梁模型每个零部件进行网格划分；

步骤S22：网格检查；

对经过网格划分后的翻转梁模型进行网格检查，满足网格要求的翻转梁模型进入步骤S(23)，不满足网格要求的翻转梁模型返回步骤S(1)重新进行模型简化；

步骤S23：材料、属性定义；

定义翻转梁模型各个零部件的材料参数、截面属性，对通过步骤S(22)网格检查合格的单元进行属性赋值；

步骤S24：接触定义；

根据翻转梁的物理特征，对翻转梁模型进行接触定义，包括绑定、接触、耦合等；绑定：相当于将主面、从面这两个面捆绑起来，从面是根据主面而动，从面的位移和应力与主面一致，绑定区域不发生相对运动和变形；接触：力可通过实体的接触表面传递，接触表面位移一致；耦合：通过一个控制节点把所要控制的点或面连接起来，这些点或面的自由度从属于这个控制节点的自由度；

步骤S25：施加边界条件及载荷；

根据翻转梁实际约束状态和运动情况，分别对翻转梁模型施加边界条件及载荷；

步骤S3、采用CAE分析对经过CAE前处理后的冰箱翻转梁模型进行下列仿真分析：

步骤S31、强度分析，模拟冰箱翻转梁受力情况，对冰箱翻转梁模型进行强度分析；

步骤S32、转动分析，根据对冰箱翻转梁模型施加转动的情况，对冰箱翻转梁模型进行转动分析；

步骤S4、对强度分析结果进行后处理，得到冰箱翻转梁模型受力变形的变形位移量；并对转动分析结果进行后处理，得到冰箱翻转梁模型随着转动时间的延长形成的开门阻力曲线；若得到的最大变形位移量小于目标变形位移量且开门阻力曲线中最大开门阻力值小于目标开门阻力，则进入步骤S5，否则返回步骤S1，提出改进的优化设计模型；

步骤S5、输出冰箱翻转梁模型结构设计方案。

图2至图6是以某一款冰箱翻转梁为例，来实施本发明的基于CAE分析冰箱翻转梁优化设计方法。

图2所示为某一款冰箱翻转梁的结构示意图，该冰箱的翻转梁1通过铰链结构安装到门体2上。利用该款冰箱翻转梁来实施上述优化设计方法，对初步设计的冰箱翻转梁模型的强度分析结果进行后处理，得到初步设计的冰箱翻转梁模型强度分析后的变形位移量分布示意 图，如图3所示，读取变形位移量数据，可得到最大变形位移量为2.1mm，变形较大，大于目标变形位移量1.5mm，不符合强度设计要求。再对初步设计的冰箱翻转梁模型的转动分析结果进行后处理，得到初步设计的冰箱翻转梁模型随着转动时间的延长形成的开门阻力曲线图，如图5所示，读取冰箱翻转梁开门阻力曲线图，可得到最大开门阻力值为11.9N，最大开门阻力值大于目标开门阻力11N，不符合转动设计要求。

由于强度设计要求和转动设计要求均不满足要求，因此需要返回步骤S1对冰箱翻转梁模型进行结构优化设计，按上述步骤对经过优化后的冰箱翻转梁模型再次进行强度分析和转动分析，得到优化后的冰箱翻转梁模型强度分析后的变形位移量分布示意图见图4所示，读取变形位移量数据，可得到优化后的最大变形位移量为1.15mm，小于目标变形位移量1.5mm，符合强度设计要求。得到优化后的冰箱翻转梁模型的开门阻力曲线图见图6所示，读取冰箱翻转梁开门阻力曲线图，可得到优化后的最大开门阻力值为9.1N，开门阻力明显降低，大于目标开门阻力11N，符合转动设计要求。最终输出经优化后的冰箱翻转梁模型结构设计方案。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。