CAE仿真技術(shù)在家電領(lǐng)域應用實例解析
CAE技術(shù)簡介及對家電行業(yè)的價值計算機輔助工程（Computer Aided Engineering,簡稱CAE）是采用虛擬分析方法對結(jié)構(gòu)（場）的性能進行模擬（仿真），預測結(jié)構(gòu)（場）的性能，優(yōu)化結(jié)構(gòu)（場）的設計，為產(chǎn)品研發(fā)提供指南，為解決實際工程問題提供依據(jù)。CAE分析技術(shù)為技術(shù)人員提供了一種全新的設計方式，使設計與性能預測同步進行，這就在根本上將技術(shù)人員從傳統(tǒng)的設計模式中解脫出來，使他們有更多時間與精力考慮再產(chǎn)品的創(chuàng)新。
隨著國內(nèi)家電品牌的發(fā)展和日益成熟，家電行業(yè)的競爭日趨激烈，國內(nèi)外品牌家電廠商除了重視產(chǎn)品的外觀之外，愈來愈重視技術(shù)革新和成本競爭力。
CAE在家用電器產(chǎn)品開發(fā)設計中已經(jīng)有著廣泛的應用，主要內(nèi)容為工程校驗，有限元分析及計算機仿真優(yōu)化，主要解決產(chǎn)品的性能質(zhì)量，進行各種結(jié)構(gòu)的強度、剛度、模擬態(tài)、動力學、熱力學、非線性、噪聲、流-固耦合、氣動彈性、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等性能方面的分析和結(jié)構(gòu)仿真優(yōu)化工作，目前世界著名家用電器生產(chǎn)商已將CAE技術(shù)廣泛用于家用電器的開發(fā)設計中，并解決了很多實際問題。隨著在產(chǎn)品開發(fā)應用中的深入，CAE技術(shù)在家用電器的開發(fā)應用發(fā)揮越來越大的作用。
家電產(chǎn)品的性能很多都屬于多物理場的耦合響應，其性能設計、分析、優(yōu)化等工作涉及眾多的學科，如熱力學，聲學、結(jié)構(gòu)動力學、空氣動力學、有限元技術(shù)（FEM）、計算流體力學（CFD）、計算機技術(shù)等，是典型的綜合學科，交叉學科領(lǐng)域。
作為產(chǎn)品性能設計、分析、仿真的基本工具,CAE所涉及的分析仿真非常廣泛，可為家電企業(yè)提供大量的技術(shù)解決方案。主要應用方向有結(jié)構(gòu)強度分析、流體力學分析、制造成形分析，為家電企業(yè)在提高產(chǎn)品可靠性、降低產(chǎn)品成本與縮短開發(fā)周期方面起到了顯著的作用。
CFD與熱分析
模流分析
金屬成型分析
熱水器包裝優(yōu)化設計
客戶原始包裝設計在進行踩踏試驗時出現(xiàn)如圖所示的破壞情況，需要進行優(yōu)化.優(yōu)化設計目標為滿足跌落、踩踏測試標準下，泡沫重量最優(yōu)。
優(yōu)化思路：首先，對原設計進行分析，判斷分析結(jié)果，找出薄弱區(qū)域，然后對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，并與實驗結(jié)果進行對比，進行進一步優(yōu)化。
通過對初始設計的仿真模擬，確認踩踏在避掛周圍和控制蓋板周圍，包裝紙箱由于存在均部應力集中，從而應力值超過材料的破壞強度，造成紙箱破裂。
根據(jù)原始分析結(jié)果進行如下優(yōu)化：將泡沫四周導角過渡，改善踩踏緩沖區(qū)，避免拐角應力集中;改變加強肋布局，增加強度;中間掏空節(jié)省材料;邊角加大改善沖擊慣性。
經(jīng)過改善優(yōu)化，目前客戶的包裝設計已經(jīng)完全滿足跌落與踩踏標準，且包裝成本在原來的基礎上降低了10%以上。目前客戶正在將新型包裝申請設計專利。
壓力鍋墊片優(yōu)化
該分析的目的為針對電壓力鍋在高壓蒸汽的情況下(分析中以不同的壓力值作為蒸汽的加載工況)，支撐墊片不能發(fā)生永久變形進行分析和優(yōu)化。
墊片的形狀分為如圖所示A、B兩種。且墊片的厚度、材料以及尺寸參數(shù)均作為優(yōu)化對象。
分析中通過虛擬DOE實驗，通過排列組合，以墊片的應力和變形量作為目標值進行對比判斷，最終得出最優(yōu)的組合參數(shù)方案，使得客戶的墊片設計能夠滿足設計需求
冰箱門熱應力分析
某公司在開發(fā)某型號的冰箱時，在門體溫度循環(huán)試驗中門蓋發(fā)生如圖所示的開裂現(xiàn)象。分析的目的為通過溫度場模擬冰箱門在高溫及低溫放置的工況，考查冰箱門蓋的應力和變形情況，查找出門蓋開裂的原因，并對其結(jié)構(gòu)進行了改善。
通過對原始設計進行分析，結(jié)果表明室溫至低溫的情況下門蓋的應力和變形較大，即門蓋開裂是由低溫時的收縮引起的，與實驗結(jié)果一致，最大應力發(fā)生在上下門蓋的前邊緣的中間部位，與實際斷裂部位也是吻合。
根據(jù)分析結(jié)果，分別對冰箱門的上蓋板和下蓋板進行優(yōu)化。對于上蓋板在頂面加厚，外邊緣導圓角，縱向筋的一端延伸到端部，縱向筋的另一端也延伸到底部，增加一條橫向的筋。 對于下門蓋頂面加厚，外邊緣導圓角，增加縱向及橫向的筋，增加內(nèi)部筋的高度。
經(jīng)過改善優(yōu)化并進行校驗分析，改善效果明顯，門蓋安全系數(shù)顯著增加，門體整體變形也明顯減小，滿足產(chǎn)品的可靠性需求。
電視機跌落損壞分析
某款電視機在跌落后，面板固定顯像管區(qū)域總會出現(xiàn)如圖所示破裂。
通過仿真分析，確定結(jié)構(gòu)的薄弱點以及初始的擴展區(qū)域，從而準確的提出解決方案，順利的解決了該問題。
