1 概述
随着人们个性化消费需求的与日激增、业界激烈的价格竞争以及信息通讯技术的发展给电子行业带来了新的机遇和挑战。如何在产品设计阶段对产品性能进行评估，从而保证最终产品满足性能指标是非常值得研究的问题。因此国内外大型电子企业都在产品设计流程中引入设计优化技术，以缩短产品研发周期、节约成本，抢占先机。利用AltairOptiStruct优化技术对空调结构进行优化的设计，可以大幅提高产品的可靠性，达到行业的技术领先。
机械结构的应力、应变计算与分析是机械产品设计的重要一环，它直接关系到最终产品设计的成功与否，及品质的好坏和成本的高低。以往应用材料力学和弹性力学的方法计算，由于几何形状和载荷的复杂性，使得大多数的实际问题难以得到封闭式的数学解，不得不对结构及其受力与约束状态做很大的简化，其计算结果往往与实际情况相差很远，甚至失去了分析计算的意义。在验算机械结构的强度与刚度时，为了可靠起见，常常选择过大的安全系数，造成所设计的机械结构尺寸和重量偏大；另一方面，由于计算分析的粗略性，也可能出现某些薄弱环节或局部的强度、刚度不足。
空调室外机底盘是通用结构部件，对于个别比较重的定速压缩机(大于19kg)时，在使用Altair RADIOSS对整机模型进行跌落运算分析时，发现底盘支撑压缩机的区域由于压型设计过于简单而刚度较小，导致其在角跌落过程中局部变形大，并出现压缩机固定螺栓脱出的现象。
由于结构设计空间以及其它条件的限制，在设计底盘压型时，采用什么压型结构是一个十分关键的问题。如何设计底盘的压型尽可能的提高其结构刚度，仅靠以往设计经验是不够的；通过制作样件进行多次实验的方法，在一定程度上可以提高其结构刚度，但成本较高，开发周期较长，且不能提出最佳的设计方案。通过使用Altair OptiStruct设计优化设计模块，很好的解决这个问题。
2 空调室外机底盘设计优化流程图
图1 空调室外机底盘设计优化流程图
3 跌落分析有限元模型的建立
由于要使用Altair RADIOSS对整机进行跌落分析，所以首先需要建立整个室外机的有限元模型。
图2 空调室外机
图3 空调室外机（带包装）
4 跌落分析底盘变形结果分析
图4 角跌落过程中底盘变形
底盘支撑压缩机的部分钣金件的压型相对简单，结构强度较弱，在跌落过程中变形大，螺栓与底盘在点焊位置脱离开。
5 底盘拓扑优化模型以及边界条件
5.1网格划分
薄板类的钣金件采用壳单元，节点数和单元数见表1。
表1 底盘组的节点数和单元数
5.2材料与属性
计算中所使用的材料参数如下：
合金钢的材料参数：
弹性模量：210GPa
材料密度：7.9e3kg/m3
泊松比：0.3
长度单位为：mm
5.3受力和约束图
图5 根据底盘组在跌落过程中的受力情况简化之后的优化模型
如图5，螺栓1受力：-260N；螺栓2受力：330N；螺栓3受力：250N。
优化设计参数如下：
设计变量：形貌优化Design区域
设计响应：底盘组的柔度
目标函数：底盘组的柔度最小
6 形貌优化结果
图6 底盘组可设计区域形貌优化结果
图7 根据优化结果对底盘重新起筋
7 优化前后方案结果对比
图8 最大位移20mm(优化前)
图9 最大位移12mm(优化后)
通过Altair OptiStruct优化后的底盘组与之前的方案分别施加相同的边界条件，得到如上图8、图9所示各节点位移云图。
8 分析与结论
表2 原方案和优化后方案比较
由图8、9可得到在相同边界条件下，底盘组的最大位移由20mm，减小到12mm，其刚度提高了约40%。
通过使用Altair OptiStruct形貌优化技术对空调底盘组进行优化设计，在底盘组成本(底盘厚度为0.8mm)不改变的前提下，通过改变其形貌，即可以大大提高其结构刚度。
因此可以得出结论：在底盘组其它约束条件不变的情况下，其结构刚度达到了最优值。
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