电脑显示器晃动问题—瞬态振动响应仿真

有的显示器,你总感觉它下盘不稳。稍微碰一下桌子/抖腿/敲键盘,显示器就会跟着晃动。

可以采用Simcenter瞬态振动响应分析,来模拟显示器的晃动现象,对不同材料/结构的支架进行对比。

仿真模型如下图所示,显示器质量约3kg. 塑料支架,弹性模量设置为5000MPa.

Display_mesh.png 显示器网格模型

右下角施加10N的脉冲载荷,模拟被手指戳一下的情况。显示器被戳了一下,就开始晃动。因为存在阻尼,晃动会逐渐衰减。阻尼主要来源于周围空气对运动的阻碍,以及结构自身的内部摩擦。在这个显示器的振动仿真分析中,阻尼统一设置为0.02.

Display_shock.png 显示器受到冲击

瞬态响应仿真结果,可以输出显示器右下角受力点的位移曲线:

Display_curve1.jpg 塑料支架位移衰减曲线

可以看出,初始晃动量达到5mm,大约需要经过5秒的时间,晃动量才衰减到0.1mm以下。显示器频繁地晃动,会让眼睛感到不适。
晃动量大,持续时间长,主要是由于显示器支架刚度不足造成的。我们可以把支架加厚,或者采用弹性模量更大的材料,比如铝合金,来提高支架的刚度。

下面将支架材料替换为铝合金,弹性模量70000MPa。还是输出显示器右下角受力点的位移曲线:

Display_curve2.png 铝合金支架位移衰减曲线

这次,初始晃动量只有1mm;不到2秒钟,晃动量就可以衰减到0.1mm以下。铝合金支架相对于塑料支架,显示器的晃动情况有了明显改善。

两种材料显示器晃动效果动图对比如下,塑料支架的显示器存在明显晃动,而铝合金支架几乎察觉不到晃动。

Display_compare.gif 塑料和铝合金支架显示器晃动效果对比