手机固定件灵敏度分析

摘要：本文主要介绍了通过pro/e4.0软件对手机固定件结构分析，主要是静态载荷分析和灵敏度分析为优化设计通过参考。大致过程为：先完成静态的分析然后进行参数的灵敏度分析。利用分析结果来发现问题，找到最好的优化途径。

关键词：手机固定件；pro/e；灵敏度分析；

1 引言

设计出一件好的机械产品来，不仅需要设计师独特的灵感和创新的想法而且还要考虑产品的成本和使用寿命。因为产品的成本很大程度上与产品的重量相关，所以减轻产品重量成为最高准则。而这样，结构强度与使用寿命的评估就会变得越发复杂。如今借助计算机强大的计算能力，越来越多的复杂结构分析则通过软件来完成。借助一个具体结构优化实例，本文将详细论述通过Pro/MECHANICA这款结构分析软件怎样对产品结构进行分析及优化，以及阐述在结构分析时人们的经验与计算机的计算相结合的重要性。

2.手机固定件的静态分析

静态分析是根据模型中指定的约束和载荷来计算模型中变形、应力和应变。一个静态分析也会告诉我们模型是否可以承受得住指定的载荷条件，零件所能承受的临界点在何处，以及零件变形的位移量是多少。由第四强度理论为 ，我们可以观测到，Mises屈服准则与第四强度理论非常相似。我们需要在Peo/Mechanica 中创建静态分析，具体操作请参考相关书籍，这里我们只对结果进行分析。通过静态分析，我们可以获得固定夹受力时应力分布的云纹图，如下图1：

图1 静态分析云图

3. 手机固定件的灵敏度分析

灵敏度分析，简单的说，就是用来在以下的两个方面过滤设计参数。

“局部灵敏度分析”，在建立模型的过程中，一般会定义很多的设计参数，如目标设计参数，特性参数等。当这些设计的参数发生变化时，必然会对模型产生影响。如果将这些设计参数都用于优化设计，那就会导致系统的计算量庞大。由于不同的设计参数对模型所产生的影响程度和面向都不同，因此，若能先对设计参数做定量分析，确定哪些是重要设计参数，从而排除那些影响程度较小的设计参数，就可以提高优化设计的分析效率。

“全局灵敏度分析”在进一步研究那些重要设计参数，以确定它们适用于优化设计的变化范围。在运行优化设计时，必须指定设计参数并提出设计参数的变化范围。这样，系统就可以再这些设计参数的变化范围中寻求最佳设计。若设计参数的变化范围确定不合理，那也会造成优化设计的效率降低，甚至发生偏差。因此，需要对用于优化设计的重要设计参数的灵敏度，准确的描述模型性能，从而确定合理的参数变化范围。

4.分析结果与设计

我们将定义设计参数来进行灵敏度分析。对于固定夹的结构我们可以简化为悬臂梁，通过材料力学的相关知识我们可以定性分析出影响搭扣位移量和应力大小的参数主要有：夹缝长度（gap_length）夹缝内边到对称面的距离（gap_width）夹缝内圆角半径（fillet_radius）

由于模型形状不规则，不能通过参数局部变化对模型的影响来推断全局变化对模型的影响，所以现在我们先对三个参数分别做全局灵敏度分析，分析其对质量、von Mises应力和搭扣位移的影响。

针对固定夹的几何尺寸，我们设置参数的取值范围如下表：

名称（单位：mm）当前值最小值最大值

gap_length252040

gap_width546

fillet_radius20.12.4

对于gap_length分析结果如下面图2所示：

（gap_length——max_stress_vm图）

我们通过灵敏度分析 观察相应的图表可以更加直观的获得他们内在的联系。我们针对第一次全局分析时，max_stress_vm对于参数gap_length和gap_width的变化带来的不确定性，和夹缝直角处修改后的两圆角半径变化对固定夹的影响情况，我们做第二次全局分析，主要分析gap_length和gap_width对max_stress_vm的影响，和fillet_radius对max_stress_vm、displacement_measure、total_mass三者的影响。

5. 结论

本文通过通过对手机固定件的Pro/mechanica环境下进行建模与灵敏度分析。不但可以找到设计中需要优化的部分还可以更加清楚的发现在优化过程中各个参数之间的关系。 对优化过程提供了更加明确的指导。为进一步得到更加安全低成本的产品提供了一个方法。

参考文献

[1] 二代龙震工作室 pro/mechanica wildfire 3.0/4.0结构和热力分析 电子工业出版社 2008年

[2] 郭圣路，杨歧朋 巧学巧用pro/engineer wildfire 3.0典型设计实例 电子工业出版社 2007年

[3] 黄国权 有限元法基础及ANSYS应用 机械工业出版社 2004年