1 概述
家电产品在到达最终客户之前，一直要面对各种运输问题，空调产品也不例外。运输过程的工况非常复杂，比如堆码，踩踏，夹抱等都是有可能出现问题的环节，但最恶劣的工况应该是跌落，从售后反馈数据来看，一定高度的整机跌落造成的机器结构件和外观件变形，功能失效等都是运输过程造成巨大损失的根本原因。
以往针对跌落问题的主要手段主要是试验台跌落试验，对于安全系数较低的的包装设计，打开完成跌落试验的包装，我们发现跌落的结果并不能直观反映造成这种结果的原因，由于跌落试验发生变形的时间通常小于50ms，并且机型外面包裹着非透明的包装盒，这使得空调内部结构件和包装内部变形过程难于观察。为此，我们甄选了在有限元分析领域领先的RADIOSS求解器，期望对这种现状做出改观。
2 有限元模型的建立
2.1网格划分和材料赋予
针对空调整机跌落的分析，我们选择了某机型，将其分成空调整机和外包装两个部分去准备CAE模型。对于空调整机大量应用的塑料件和钣金件我们选取壳单元来模拟，包装的3D特征使我们选择了带中间节点的SOLID单元，最终生成的模型节点数和单元数见表1。
表1 模型规模统计
ABS塑料的材料参数：
杨氏模量：4.7Gpa
材料密度：1.03E-6kg/m^3
泊松比：0.35
此外应用了标准样件试验得出的应力／应变曲线(MAT/LAW36)。空调机有限元模型图见图1，局部网格图见图2，顶部包装有限元模型见图3。
图1 整机有限元模型
图2 整机有限元模型局部网格
图3 顶部包装有限元模型
2.2跌落分析工况
我们模拟空调由0.8m高度跌落，以边角着地这一工况，见图4。着地初速度速度3.96mm/ms，后续我们还进行了其他工况仿真分析。
图4 工况一
3 有限元分析结果
根据有限元分析结果，空调底座底角有较大变形，并且应变值71.6%，相比较材料不发生破坏的极限应变值，此处已经破坏。通过有限元模型的过程文件很容易找到问题点：包装设计的初始厚度和形状。
图5 局部应力分布图
针对有限元分析的结果反映出来的问题，利用HyperMesh快速地对包装进行了多次的厚度和形状优化，最终得到了图6所示的应力结果图（新的包装方案透明网格显示）。
图6 局部应力分布图
从图示结果可见底座底角最大应变值由71.6%降为6.1%，没有跌落破坏的风险。换言之，通过在设计的初始阶段对包装的形状改变，完全达到了设计要求，也极大地压缩了开发周期，后续的台架试验也验证了CAE改进方案可行性。
4 结论
过去过度依赖经验的设计模式被证明越来越力不从心，无论从设计可靠性还是整个设计周期考虑，有限元分析正越来越多的承担着原来的设计审核和实验验证角色，大量的功能完善的商业有限元分析软件在这种角色转换中发挥着重要作用。本文通过对空调包装设计和验证时，RADIOSS求解器和前处理模块HyperMesh的引入，极大地提高了包装设计的效率，节省了大量实际台架试验时间和费用，很好保证了项目进度，RADIOSS也再一次被证明了，其在庞大的家用电器领域包装运输方面应用的可行性和很高的可信度。
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本文标题：RADIOSS在空调包装跌落分析中的应用
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