基於 ABAQUS 的連接器端子件優化設計

原文來自技術鄰作者江冰韻

摘要：針對金屬零件的結構設計，提出一種基於應變能密度的分析和優化方法，使其滿足強度需求的同時降低塑性變形。此方法結合 Abaqus 有限元模型的自動修改技術，以零件體積為約束，最小化節點的應變能密度為優化目標，在優化迭代循環中對指定零件區域的節點進行移動，使此區域的應力應變均勻分布，達到減小局部集中應力的目的。以電子連接器的金屬端子件為例，應用上述方法對其進行優化設計，獲得了具備更小塑性變形值，且結構性能增強的端子件結構。

關鍵詞: 應變能密度；連接器端子件；優化設計；結構分析

一、引言

如圖 1（a）所示的連接器廣泛應用於電子、汽車等行業中，對其體積要求越來越小的同時，更新換代快、開發周期短 的時間要求更高，對其金屬端子件進行循環 「修改-完善」的傳統設計方法難以滿足現代設計要求，先進的有限元方法 就成為支持產品設計的行之有效的工具。

但目前的產品結構設計，大多靠經驗，規劃幾種設計方案，結合 CAE 分析擇優選取，規劃的設計方案並不一定是最 優方案，需採用自動優化設計方法加快產品的結構設計。故，提出一種基於應變能密度的全自動優化設計方法，此方法結合有限元模型的自動修改技術，以零件體積為約束，最小化節點的應變能密度為優化目標，在優化迭代循環中對指定零件區域的節點進行移動，使此區域的應力應變均勻分布，達到減小局部應力的目的。

所提出的優化方法，主要用於金屬零件的結構優化設計，其針對結構的非線性有限元問題，所採用的節點局部逐點應變能密度綜合考慮了應變和應力，能夠更好的表徵材料變形 ，使其滿足產品需求的同時降低應力、應變。

全文以圖 1（b）所示的連接器端子件為例，應用上述方法對其進行優化設計，以獲得具備更小永久塑性變形值，且提高結構強度的端子件結構。

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