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    應用結構分析軟體Nastran 解決WIN8螢幕震動問題  
 

 

 

 

隨著Windows 8的Touch功能應用普及,觸控螢幕在設計階段必須考量到螢幕晃動的議題、晃動幅度大小以及晃動何時會停止。國內目前已有NB龍頭宏痋B系統大廠緯創、國內HINGE製造大廠信錦,相繼使用西門子FEMAP + NX Nastran來解決觸控螢幕的晃動問題。本篇文章應用一簡單案例,讓有興趣的朋友了解如何透過結構應力分析Nastran軟體進行震動分析。

設計難題:機構工程師取得客戶兩種螢幕規格,分別有兩種不同架構搭配不同的HINGE位置,機構工程師必須於開模前,知到哪種設計對於可以有效降低螢幕晃動。

透過FEMAP的設定,使用者指定一個強迫位移3mm於螢幕中央,並瞬間將其強迫位移釋放,再NX NASTRAN進行強迫震動模擬分析。並且比對不同設計的振幅大小,以及結束晃動的時間。

螢幕晃動議題屬於動態分析範疇,且實際環境中振幅會隨時間衰減,故必須考量到阻尼的影響。阻尼可分為質量阻尼與勁度阻尼,若將兩種阻尼效應都考慮進來,根據如上圖(a)的實驗數據可成為一個新的阻尼矩陣式,稱為雷利阻尼(Rayleigh Damping)。本案例應用考量雷利阻尼方式進行分析。

在現實環境中,幾乎所有的結構系統都為低阻尼系統,且考量此案例多為金屬件,故取其阻尼比為5% (即為0.05)。根據以上這些數據,透過NX NASTRAN計算其震動震頻,即可推算出雷利阻尼係數a_0, a_1。分別帶入NX NASTRAN系統進行求解。

本案例採用硬體規格為Intel i3 CPU大約15分鐘左右的計算時間即可求解完成。NX NASTRAN開放單機多核心免費,使用者最高可以免費支援到1024 CPU進行求解,可以加快求解速度。

下圖為分析的結果,透過動畫的輸出,使用者可以切換以位移為物理量去觀看震動的情形。

 

另外透過FEMAP圖表功能,用戶可以很清楚的得知,將兩組設計結果進行圖表分析比較,從圖表比較得知CASE1比CASE2在於營幕晃動上有相對較佳的效果。