ANSYS摄像头工作时温度场和位移场的有限元分析和优化设计

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摘要随着网络技术的发展及其自身成本低廉化，摄像头在人们生活中日渐普及，并且在电脑配件市场上占据了不可忽视的市场份额。本课题将通过ANSYS热分析模块对某型摄像头内部PCB基板在现有布局下工作时的温度场、应力场和位移场进行数值仿真计算。根据对计算结果的分析提出其它三种较为合理的布局方案以避免PCB基板在工作时出现热集中导致过大应力以及过大变形从而确保系统正常工作、延长产品寿命。最后对三种改进方案进行计算分析，并相互比较确定最优方案从而实现对该摄像头内部结构的优化设计67460

毕业论文关键字温度场位移场有限元分析优化设计热力耦合热弹性力

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Finite element analysis and optimization design of temperature field and displacement field of a camera at work

Abstract

With the development of network technology and its own low cost, the camera has become increasingly popular in people's daily life and occupies the position which cannot be ignored in computer accessories market. By dint of the ANSYS thermal analysis module, in this paper, the temperature field and the displacement field of a certain type of camera internal PCB plate in the existing environment has been numerical simulation. Based on the analysis of computing results, this paper presents three kinds of reasonable layout plans to avoid excessive stress and large deformation of the PCB plate working in hot concentrated, in order to ensure the normal operation of the system and extend the service life of the product. Finally, this paper analyzes these three schemes, and compares with each other to determine the optimal solution, so as to realize the optimization design of the internal structure of the camera.

Keywords temperature field displacement field finite element analysis optimal design thermal coupling thermal elastic force

1 绪论 1

1．1 课题背景 1

1.2 课题的研究内容 1

1.3 本课题的主要工作 5

2 基本理论和方法 6

2.1 温度应力 6

2.2 稳态热分析 6

2.3 瞬态热分析 6

2.4 瞬态动力学 7

2.5 瞬态响应的三种求解方法 7

2.6 自然冷却法 8

3 PCB温度场和位移场的数值模拟及其结构优化设计 10

3.1 问题解决过程图 10

3.2 根据设计图建立模型 11

3.3 元件参数和工作条件 14

3.4 获取PCB温度场和位移场 16

3.5 优化方案的提出 17

3.6 通过优化方案分析结果的对比确定最优方案 18

4 结论 22

4.1 有限元分析结果 22

4.2 优化设计结果 22

4.3 研究设想与展望 23

致谢 25

参考文献 26

1 绪论

1.1 课题背景

摄像头（CAMERA）又称为电脑相机，电脑眼等，是一种视频输入设备，被广泛的运用于视频会议，远程医疗及实时监控等方面。人们可以彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通。另外，人们还可以将其用于当前各种流行数码影像、影音的处理。随着人们生活物质水平的提高和精神生活的丰富，摄像头已走入千家万户。尤其是随着计算机的普及和计算机技术的广泛应用，作为计算机重要配件的摄像头成为了电子产品市场上的后起之秀，亦是各大电子产品生产厂商竞争的焦点。各生产厂家之间的相互竞争，从另一个方面来讲也进一步促进了摄像头相关技术的发展。