基于多场耦合的电子装备机箱结构优化设计

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1、第32卷第11期电子与信息学报Vl01．32No．112010年11月JournalofElectronics&InformationTechnologyNOV．2010基于多场耦合的电子装备机箱结构优化设计李鹏段宝岩胡凯博罗先义(西安电子科技大学机电工程学院西安710071)摘要：电子装备机箱结构设计受到结构强度、通风散热和电磁屏效三方面的约束。实际工作中的电子装备受到结构位移场、温度场和电磁场的共同作用，它们都是机箱结构参数的函数。由于机箱的电磁场、温度场和结构位移场之间存在一定耦合关系，该文建立了电子装备的多场耦合模型，并在此基础上提出多场耦合的优化模型，可用于实际机

2、箱结构的优化设计。最后，将其应用于某电子设备机箱实物的结构优化设计，取得了满意的结果。关键词：电磁屏效；电子装备；多场耦合；优化设计中图分类号：TNS0文献标识码：A文章编号：1009—5896(2010)II一2764—04DOI：10．3724／SP．J．1146．2009．01183TheOptimizationDesignofElectronicEquipmentsCaseBasedOilMulti-field—coupledModelLiPengDuanBao．．yanHuKai．．boLuoXian．yi(SchoolofElectromechanicalEng

3、ineering，XidianUniversity，Xi’an710071，China)Abstract：DesignofElectroniccabinetisconstrainedbystructureintensity，ventilationandShieldingEffectiveness(SE)．Practically，therearethreefieldsaffectingelectronicequipment，electromagneticjtemperatureandelasticdeformationfieldswhicharefunctionsofencl

4、osurestructureparameters．Becauseoftherelationshipbetweenthreefields，inthispaper，amulti—field—coupledmodelcalledSTEMisestablished．Furthermore，anoptimizationmodelbasedonSTEMisproposedinthismanuscript．Structureoptimizationisalsoproposedonapracticalenclosurewithsatisfyingresult．Keywords：Electr

5、omagneticshielding；Electronicequipment；Multi-．field—．coupled；Optimaldesign1引言相同，相互之问会有冲突，例如质量和刚度，电磁屏效和散热f较大的孔缝有利于散热却不利于电磁电子装备在各个领域应用广泛，而机箱结构作屏蔽1。所以必须由设计总师根据经验进行平衡与取为电子装备各个器件的物理总成和承载平台，也得舍，得出可行的设计方案。在早期各方面要求不高到广泛应用。随着电子技术的发展，电子装备向着时，这是一种有效的设计方法，但是随着各方面要高频率、大功率、高密度、小型化、多功能的方向求的提高，这种机电热分离的设计方

6、法越来越难以发展，这必然对机箱结构提出了更高的要求。一方满足各方面的要求，这也成为严重制约现有电子装面：结构强度要求高，要求能在各种工况的冲击与备性能提高和下一代电子装备研制的瓶颈【6】o振动下正常工作；另一方面：多功能和高频率使得本文针对电子装备设计中存在的机电热分离问电子装备电磁屏蔽的问题更加突出，不但要求自身题，从多场耦合的角度开展研究，建立了机箱结构能够抗外界电磁环境干扰，而且不能干扰临近电子的多场耦合模型，并在此基础上建立了多场耦合的设备[1-3]；第三：大功率和高密度使得机箱内散热优化模型。将本文的理论和方法应用于一个工程案困难，而过高的温度又会影响电子器件的效

7、能。例，通过对结构参数进行优化，获得的改进设计方所以现代电子装备机箱要同时满足结构强度、电磁案在结构强度、通风散热和电磁屏效3个方面都有兼容和通风散热三方面的要求。一定的提高。常规的机箱结构设计方法是结构强度、电磁兼容和通风散热三方面的要求分别考虑，各自给出一2多场耦合的建模、求解及优化套设计方案，这些设计方案由于出发点和目的各不一个简单的机箱结构如图1所示，机箱的右侧板有3个圆形散热孔，机箱上盖板和前面板各有一个矩形散热缝，和表示内部器件，它们产生电2009—09—08收到，2010—05—20改回通信作者：李鹏