模块化机箱内高密度组装的电子设备实现了机箱的轻量化,但也导致了热量高度集中的问题,影响机载电子设备的可靠性。因此在机箱的结构设计中应着重关注散热设计。而机箱冷板是一种间接热交换器,常作为设备的底座被广泛应用于机箱内,用于带走电子器件耗散的热量。点阵多功能结构具有超轻、高强度、多规则孔隙等优良性能,为轻质、高承载及散热能力的机箱冷板的研究提供了新思路。本文以标准插箱冷板为研究对象,以轻量化结构的热机耦合模型建立和求解为研究方向,以基于热机耦合分析的机箱冷板轻量化设计为最终的研究目标。分析原始实体材料液冷冷板的承载能力和散热能力及存在的问题,利用点阵结构板代替实体材料的冷板,对比不同热机耦合仿真方法和不同单元类型的计算结果,在考虑承载及散热的条件下开展结构板的优化设计,对机箱结构的工程设计提出建议。针对机箱原始实体带流道液冷冷板的承载能力,考虑其工作状态下的热、力载荷边界条件,根据机箱热平衡后工作温度及冷板加速度要求,对原始冷板分别进行力学、热学性能仿真计算,分析现有承载、散热问题,确定了轻量化冷板结构设计方向。采用不同仿真方法对静力载荷下承受热流的点阵结构散热性能进行研究,针对机箱冷板散热性能,分别应用不同类型单元和不同热机耦合方式对点阵结构进行计算,分析顺序耦合与完全耦合的算法差异性,讨论梁单元和实体单元模型各自的适应场景,对点阵结构传热形式进行探讨,并对比计算后模型温度场分布及热应力情况,确定了适合冷板的仿真方法。针对机箱冷板轻量化问题,采用三维点阵进行结构设计,通过对比不同点阵胞元尺寸参数及布局模式,确定各变量与结构力学性能的对应关系,以此为依据建立优化的点阵冷板三维模型,并在给定机械、热学环境下完成冷板有限元仿真计算,分析优化前后结构轻量化、散热和承载能力,完成了冷板设计方案的评估。