基于ABAQUS的手持式电动工具跌落仿真 .docx

第22卷增刊2计算机辅助工程Vol.22Suppl.2

2013年10月ComputerAidedEngineeringOct.2013

论文所属行业：机械

基于ABAQUS的手持式电动工具跌落仿真

余芳

（博世电动工具（中国）有限公司，浙江杭州310052）

摘要：经过适当的几何简化，充分考虑材料的相关特性，合理的再现零件之间的装配关系，

应用ABAQUS模拟手持式电动工具跌落测试，结果表明：仿真分析结果与实验结果吻合，

能够观测到整个跌落冲击过程及产品内部的冲击特性，帮助找到导致失效的真实原因。跌落

仿真分析结果可以有效的指导产品设计，在样机出来之前消除一些设计缺陷。

关键词：ABAQUS；材料特性；电动工具；跌落测试；有限元分析

中图分类号：TB122文献标志码：B

DropSimulationofHand-heldPowerToolsbasedon

ABAQUS

YUFang

BoschPowerTools(China)Co.,Ltd,ZhejiangHangzhou310052

Abstract:Dropsimulationofhand-heldpowertoolsbasedonABAQUSbyappropriategeometry

simplification,propermaterialpropertyconsiderationandreasonableinteractionbetween

componentspresentation,theresultsshowthatthesimulationresultmatchwiththeexperimental

result,theinternalimpactcharacteristicandthewholedropprocesscouldbevisualizedwhichwill

helptofindtherootcauseofthefailure.Thedropsimulationresultcouldguidedesignduring

productdevelopmentprocessanddesigndefectscouldbeavoidedbeforeengineeringsampleis

available.

Keywords:ABAQUS;materialproperty;powertools;droptest;finiteelementanalysis

0引言

员可随意选择多个跌落方向，迅速模拟跌落

过程。关于仿真结果的准确性，本文从几何

手持式电动工具在整个产品设计周期简化、材料属性等方面进行探讨，旨在为后

内，需要考虑相关的认证标准，使最终设计续的手持式电动工具及类似产品跌落仿真

的产品符合其要求，跌落测试就是认证标准提供参考。本文采用ABAQUS对手持式电

中的其中一项内容。按规定条件将手持式电动工具进行跌落仿真并加以阐述。

动工具跌向刚性地面，检验工具在误跌时，

电气、机械、功能的可靠性[1]。只有经过跌

1有限元模型

落测试，功能不丧失且电气及机械性能安全

1.1几何简化

的产品才是对客户负责任的产品。按照传统

的方法，只有在拿到物理样机后才能进行跌

落测试，既耗时又不经济，设计的改进局限

性也很大。借助于有限元仿真技术，设计人

在手持式电动工具跌落测试中，出现失

效的不一定是直接接触刚性地面的零件，也

有可能是处于载荷传递路径上的零件。模拟

过程中，仅保留核心零件，其余零件的质量

2计算机辅助工程2013年

赋予质心，再建立质心跟核心零件间的连接1.2.1塑性

关系这种方法就有一定的局限性。除非已经材料的标准试样通过拉伸试验或者三

确定整机中该零件是唯一需要验证的零件，点弯曲试验获得材料的名义应力应变曲线，

否则建议建立整机模型的有限元模型。但典型的金属材料名义应力应变曲线如图2所

是，并不意味着需要将所有零件都考虑进示。

来，那些对结果影响很小的零件（如内部电

线、薄垫片、弹簧、橡胶圈、标签等）可以

忽略。对于结构复杂且并非跌落测试中的关

键零件（如马达、PCB等），可用简单的几

何来代替。关键零件的某些细小特征对结果

影响很小，但是对网格质量影响较大，也可

考虑去除。经过这些考量，该有限元模型既

可以保留整机的属性又可以很大程度上减

少前处理工作量、提高网格的质量、缩短计

算时间。某手持式电动工具几何简化后模型图2典型的金属材料名