夏季必备“法宝”的有限元分析

炎炎夏日，太阳炙烤着大地，总会让我们心情烦躁，苦不堪言。要抵抗炎炎夏日，我们有两大法宝，一是能给我们带来阵阵凉风的空调，另一个是为我们保持食物新鲜度，给我们冷饮的冰箱。在现代家庭中，冰箱作为厨房的一种家用电器，扮演着越来越重要的角色，它可以储存食物，起到降温、保鲜等作用，给我们生活带来极大的便利，在国各地开启高温炙烤模式时还可以自制冰饮降暑。

现如今，冰箱各项技术已经日趋成熟，厂家竞争的关键是致力于结构的改变和外观的改进设计。门体是冰箱的“脸面…”，门体设计的是否美观可靠、能否吸引消费者的眼球和合乎现代家庭的装潢理念，是关系冰箱销售量的一个关键因素。传统的设计方法依靠经验设计和类比推理，这种方法在一定程度上可以避免主观臆断出现的设计失误，借鉴成熟经验，提高了设计的一次成功率。但妨碍了设计人员广阔的思维，限制了创新设计。

应用有限元软件进行仿真计算和力学分析，提前对产品的结构设计进行预测和评估是促进家电产品设计质量、提高先进设计技术的主要方法之一，有限元技术全面引入企业并帮助工程技术人员进行结构设计和分析，为其提供一种全新的设计分析方式，使设计与性能预测同步进行，以达到从根本上将技术人员从传统的设计模式中解脱出来，把更多的时间与精力投入产品创新的目地。以下为元王为某知名电器企业做的冰箱仿真案例。

仿真背景

应用CAE软件来分析冰箱门铰链在承受一定的门体自重和外部压力的情况下，门铰链强度是否满足使用要求及门铰链的变形量大小，以防止铰链结构设计及材料选择不合理，造成冰箱门下沉较大，门关不严影响冰箱使用等问题。

·在门体最远端悬挂33.7kg物体一个小时。

·要求：铰链变形1mm以内。

有限元模型

根据分析需求，对模型进行相应简化，提取局部区域进行仿真分析。

仿真结果

1、位移云图动画（动画趋势放大3倍）

在门体最远端悬挂33.7kg物体，门体最大位移为0.83mm。

2、位移、应力分布云图

门体最大位移0.83mm	门体最大应力264.4Mpa，出现在铰链处

3、应力、应变分布云图

门体铰链最大应力264.4Mpa，超出所用材料屈服强度（SPCC/195Mpa）,最大等效塑性应变0.0007，远低于材料断裂延伸率0.3（30%），失效风险低。

4、位移分布云图

门体铰链最大位移0.19mm，小于1mm，满足设计需求。

结论

在门体最远端悬挂33.7kg物体，门体最大位移0.83mm，铰链最大位移0.19mm，均满足“变形在1mm内”标准。

冰箱门铰链的结构设计合理性与否，直接关系到冰箱门是否下沉严重、冰箱门是否严实等问题。通过上述案例可知，在冰箱的产品设计阶段，应用有限元分析，让冰箱设计在能满足消费者的审美同时，还能够提高结构设计的可靠性，缩短产品的开发周期。选择元王CAE仿真应用专家，为您的企业带来无限可能。