基于ansys的觸屏手機(jī)跌落優(yōu)化設(shè)計(jì)講述

PAGE42基于ANSYS的手機(jī)產(chǎn)品仿真跌落分析摘要：隨著手機(jī)電子產(chǎn)品的普及，這些產(chǎn)品在運(yùn)輸和使用過程中頻頻發(fā)生結(jié)構(gòu)上的損壞，其中大部分的損壞是跌落和沖擊造成的。手機(jī)等電子產(chǎn)品的抗擠壓、抗跌落、抗沖擊性能是設(shè)計(jì)人員必須考慮的設(shè)計(jì)因素，在以前這些性能主要是通過實(shí)體的擠壓與跌落實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。但是這類實(shí)驗(yàn)存在作用時(shí)間短、不易控制、實(shí)驗(yàn)費(fèi)用較高等弊端，更重要的是實(shí)體實(shí)驗(yàn)必須在產(chǎn)品制造出來以后才能進(jìn)行，對于設(shè)計(jì)指導(dǎo)意義不大。實(shí)物產(chǎn)品的跌落實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)很難滿足產(chǎn)品快速開發(fā)的要求，而計(jì)算機(jī)仿真卻能夠很好地解決這類問題。本課題主要是以Pro/E、ANSYS為工具，對手機(jī)擠壓與跌落進(jìn)行仿真分析。得到手機(jī)不同部位擠壓與不同跌落方式的變形圖和應(yīng)力圖，從而為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供參考，為運(yùn)輸采用的包裝措施提供指導(dǎo)。關(guān)鍵字：有限元分析；手機(jī)建模；跌落仿真；ANSYSAnalysisofDrop-impactSimulationofPhoneBasedonANSYSAbstract:Alongwiththepopularizationofthecellphoneandelectronicalproducts,thestructureoftherefrigeratorisfrequentlydamagedintheprocessofusingandtransporting,andmostofthedamageisbroughtfromthedropandimpact.Ourdesignersshouldtakemorefactorsintoconsiderationwhentheypromotetheirnewproducts,suchas,anti-extrusion,anti-impact.Afewyearsago,weoftenadoptthethinkingabouttheexperimentofpractricalmaterial,whichmayleadtomanyproblems,forinstant,expensivecostofpracticalexperimentandwastingtoomuchtime,howeverthepracticalexperimentsometimescan’tshowthefailmechanismofthefridgecompletely.Consequently,itreallytakeslessforourexperiments.soit’sverynecessarytoutilizetheFEA(FiniteElementAnalysis)softwareANSYStoanalyzeandinvestigatethedropsimulationofthephone.Thisissuefocusonthedeformationdiagramandstressdiagramwhilethecellphoneexperiencedifferentmannersofdroppingandextrusion.Throughthoseresultsofanalysis,wecanoptimalourdesignandmakeitmoreaccessibletoourcustomers,onthemeanwhile,italsocanoffersomeideasaboutpackageandtransportationofproducts.Keywords:FiniteElementAnalysis;notebookmodel;dropsimulation;ANSYS1引言1.1課題的研究背景隨著現(xiàn)代科技水平的不斷進(jìn)步，對傳統(tǒng)制造業(yè)工程提出了進(jìn)一步的發(fā)展，要求在短時(shí)間對產(chǎn)品性能的可行性和可靠性得出準(zhǔn)確的分析。如此隨著這些問題應(yīng)運(yùn)而生出許多的模擬分析軟件，如ansys,abaqus等，這些CAE軟件被廣泛的運(yùn)用到了機(jī)械，電子，土木等行業(yè)中，主要解決一些設(shè)計(jì)缺陷，強(qiáng)度校核，性能優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇材料等方面的問題?，F(xiàn)在的各行各業(yè)中為了減少新產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，運(yùn)用CAD\CAE軟件的輔助分析也越來越普及，通過這些軟件的分析，對于產(chǎn)品的性能我們有了詳細(xì)的了解，這樣既免去了實(shí)物仿真的成本，也節(jié)約了大量的時(shí)間。本課題就基于這些研究需求上，對實(shí)物跌落擠壓進(jìn)行仿真分析，得到應(yīng)力，應(yīng)變的分析。通過ANSYS技術(shù)幫助用戶在手機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型或生產(chǎn)之前預(yù)測，仿真和提高產(chǎn)品的性能質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)成本，節(jié)約資金，縮短產(chǎn)品投放市場的時(shí)間，提高競爭力。1.2手機(jī)跌落擠壓的仿真意義“3C”產(chǎn)品（電視、手機(jī)、掃描儀、空調(diào)、計(jì)算機(jī)、電動(dòng)工具等）在運(yùn)輸、裝卸及使用過程中結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞。有接近80％的電子機(jī)構(gòu)產(chǎn)品損壞來自于高速撞擊，研發(fā)人員往往耗費(fèi)大量的時(shí)間與成本針對產(chǎn)品做相關(guān)的品質(zhì)驗(yàn)證，最常見的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)就是跌落和沖擊試驗(yàn)，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，電子家電等產(chǎn)品傳統(tǒng)的跌落試驗(yàn)越來越多地有計(jì)算機(jī)仿真來完成，這不僅顯著地降低了產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用和縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，而且極大提高了企業(yè)研發(fā)能力和產(chǎn)品的競爭力。傳統(tǒng)的跌落試驗(yàn)有以下局限性：1.必須要有原型機(jī)才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)2.很難控制跌落沖擊的邊界條件3.檢測裝置固定方式的影響4.只能獲得有限數(shù)據(jù)信息5.很難檢測到產(chǎn)品內(nèi)部的沖擊特性6.很難觀測到整個(gè)跌落沖擊過程而計(jì)算機(jī)模擬仿真通過建立產(chǎn)品的一個(gè)有限元模型，就可在計(jì)算機(jī)中很方便地進(jìn)行各個(gè)方向的跌落分析，能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)樣機(jī)出來之前就得到結(jié)構(gòu)的響應(yīng)行為，檢查產(chǎn)品的力學(xué)性能，預(yù)測失效，指導(dǎo)設(shè)計(jì)優(yōu)化和驗(yàn)證。手機(jī)等電子產(chǎn)品的抗擠壓、抗跌落、抗沖擊性能是設(shè)計(jì)人員必須考慮的設(shè)計(jì)因素，在企業(yè)中這些性能主要是通過實(shí)體的擠壓與跌落實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。但是這類實(shí)驗(yàn)存在作用時(shí)間短、不易控制、實(shí)驗(yàn)費(fèi)用較高等弊端，更重要的是實(shí)體實(shí)驗(yàn)必須在產(chǎn)品制造出來以后才能進(jìn)行，對于設(shè)計(jì)指導(dǎo)意義不大。實(shí)物產(chǎn)品的跌落實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)很難滿足產(chǎn)品快速開發(fā)的要求，而計(jì)算機(jī)仿真卻能夠很好地解決這類問題。對手機(jī)一些核心部件的模擬分析，例如：LCD觸摸屏，主板，電池，通過跌落和擠壓的動(dòng)態(tài)過程，我們可以設(shè)計(jì)出性能極佳的手機(jī)，增強(qiáng)了手機(jī)的可靠性與實(shí)用性。1.3課題的研究現(xiàn)狀A(yù)NSYS在家電，電子產(chǎn)品的性能的運(yùn)用中還是極其廣泛的，電子產(chǎn)品和家電產(chǎn)品通常更新周期都是十分短暫的，如何更好，更準(zhǔn)確的提出一系列可行性的設(shè)計(jì)方案，對于我們設(shè)計(jì)人員來說是十分的重要的。ANSYS在手機(jī)的仿真中發(fā)揮著巨大的作用，許多大型公司如NOKIA，SONY，LG，都是采用了CAD建模，CAE分析這樣的思想來推出迎合市場的新產(chǎn)品，現(xiàn)在對手機(jī)的研究分析主要在手機(jī)的跌落和擠壓突變時(shí)，各部件的強(qiáng)度校核，優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，和恢復(fù)情況。因?yàn)槭謾C(jī)的部件十分的復(fù)雜，如何簡化結(jié)構(gòu)，減少處理難度也是研究人員的重要工作，本課題符合當(dāng)今市場發(fā)展潮流，是未來設(shè)計(jì)的一種主流趨勢?，F(xiàn)在ANSYS跌落實(shí)驗(yàn)和仿真研究中所注意的問題1．結(jié)構(gòu)的沖擊強(qiáng)度設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是否滿足沖擊強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，如LCD模組破裂、殼體開裂、電池蓋脫落、各種聯(lián)結(jié)失效等。2．關(guān)鍵部件的性能對于關(guān)鍵的部件，它的使用功能在沖擊力的作用下是否失效，例如部件所受到的應(yīng)力是否超出部件材料的屈服極限。3．包裝材料是否能滿足性能要求對于包裝吸能材料的設(shè)計(jì)是否達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，例如是否能夠保證產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中的沖擊和跌落不會(huì)損傷包裝里面的產(chǎn)品。4．導(dǎo)致失效的真實(shí)原因有時(shí)進(jìn)行了各種改進(jìn)的設(shè)計(jì)，但是還是不能滿足設(shè)計(jì)要求，這時(shí)通過仿真分析和過程的顯示可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品失效的真實(shí)原因。5．跌落過程的展現(xiàn)完整展現(xiàn)整個(gè)跌落過程，顯示接觸和碰撞的機(jī)理。在本文手機(jī)產(chǎn)品的跌落模擬仿真分析中，會(huì)對手機(jī)殼體結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上是否滿足電子產(chǎn)品的強(qiáng)度沖擊要求進(jìn)行確認(rèn)，對關(guān)鍵部件的性能是否達(dá)到了強(qiáng)度沖擊要求進(jìn)行模擬驗(yàn)證，如不符合怎樣進(jìn)行修改再驗(yàn)證等等分析過程，最終還會(huì)展現(xiàn)完整跌落過程。下圖為lenove公司利用ANSYS進(jìn)行顯卡的仿真，如下圖：圖1.1顯卡示意圖圖1.2顯卡網(wǎng)格圖1.4論文的研究內(nèi)容隨著手機(jī)產(chǎn)品應(yīng)用的越來越普遍，現(xiàn)在手機(jī)市場的競爭越來越激烈，手機(jī)的性能也越來越受到人們的關(guān)注，除了手機(jī)硬件的關(guān)注外，也已開始關(guān)注其抗震、抗沖擊特性。因?yàn)?，在今天工作的人們，手機(jī)已經(jīng)充當(dāng)了我們生活中的便捷銀行，交往社區(qū)，，那么穩(wěn)定的手機(jī)性能是必不可少的，為此我們對手機(jī)進(jìn)行了仿真跌落分析?，F(xiàn)在，為了分析手機(jī)的跌落性能，改善它的易破裂性，我們需要模擬其性質(zhì)，研究其跌落過程中的受力、變形情況，設(shè)計(jì)出一種具有良好的抗沖擊、不易破裂的結(jié)構(gòu)，通過分析所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以采取不同的防范措施來達(dá)到最大程度地降低產(chǎn)品破損率的目的。我們可以用一個(gè)流程圖來表示一下我們的工作：新產(chǎn)品預(yù)想模型新產(chǎn)品預(yù)想模型（這里我們主要是運(yùn)用PROE軟件進(jìn)行建模，在建模過程中，盡可能的簡化模型，初步擬為手機(jī)的四個(gè)部件，電池，前殼，LCD屏幕，CAD軟件模型的建立后蓋）CAD軟件模型的建立選擇CAE軟件進(jìn)行仿真分析選擇CAE軟件進(jìn)行仿真分析（這里選擇比較通用的ANSYS軟件）得出結(jié)論，并加以改進(jìn)，完善新產(chǎn)品得出結(jié)論，并加以改進(jìn)，完善新產(chǎn)品圖1.3工作流程圖2手機(jī)模型的三維建立2.1三維造型軟件PRO\E的介紹Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。我們選擇PRO\E建?；谲浖陨淼膸讉€(gè)個(gè)重要特征：1．參數(shù)化設(shè)計(jì)：相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。2．基于特征模型：Pro/E是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活。3．單一數(shù)據(jù)庫：Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不象一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC數(shù)控工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維造型上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)造型與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價(jià)格也更便宜。2.2手機(jī)的結(jié)構(gòu)及其造型2.2.1手機(jī)的組成及其簡化我們這次分析的手機(jī)采用的是LG公司的LCD觸屏手機(jī)，型號是GD510,時(shí)下觸屏手機(jī)在市場上越來越受歡迎，這就要求我們設(shè)計(jì)人員要及時(shí)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的改變，這里是手機(jī)的結(jié)構(gòu)圖：圖2.1手機(jī)模型圖圖2.2手機(jī)前殼圖圖2.3手機(jī)后蓋圖在建模過程中我們盡可能的簡化模型，減少運(yùn)算的時(shí)間，對此我們將手機(jī)中若干的連接件省略，但是在后期的ANSYS分析中用邊界條件和約束加以補(bǔ)充即可，手機(jī)上一些數(shù)據(jù)口也可省略，因?yàn)樵趯?shí)際過程中我們仿真的主要目的是關(guān)鍵部件的屈服強(qiáng)度和材料性能。2.2.2模型的建立基于兩款手機(jī)實(shí)物，我們可以用PRO\E進(jìn)行造型了，根據(jù)之前的簡化想我們將手機(jī)簡化為前殼，屏幕，電池，后蓋，以下為建模的詳細(xì)過程：前殼：圖2.4手機(jī)前殼圖尺寸（180*100*15）mm圖2.5手機(jī)前殼圖圖2.6屏幕和前殼的卡槽連接圖屏幕和電池，我們簡化為兩個(gè)直板，雖然造型簡單，但是是關(guān)鍵部件所以我們不能省略，如下：圖2.7屏幕圖2.8電池圖后蓋：圖2.9后蓋圖圖2.10紅色的為后蓋連接的卡槽簡化圖裝配圖：圖2.11裝配體圖最后，我們用于仿真分析的造型通過我們簡化基本已經(jīng)形成。2.3本章小節(jié)本章介紹了三維建模軟件Pro/E，對手機(jī)的組成做了簡單的概述；對于手機(jī)模型的建模簡化進(jìn)行了詳細(xì)的討論；最后使用Pro/E建立了手機(jī)的零部件及裝配體。3有限元的仿真介紹3.1概述有限元分析（FEA，F(xiàn)initeElementAnalysis）利用數(shù)學(xué)近似的方法對真實(shí)物理系統(tǒng)幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。還利用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量的真實(shí)系統(tǒng)，或者我們也可以理解為有限元分析是使用有限元方法來分析靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的物理物體或物理系統(tǒng)。在這種方法中一個(gè)物體或系統(tǒng)被分解為由多個(gè)相互聯(lián)結(jié)的、簡單、獨(dú)立的點(diǎn)組成的幾何模型。在這種方法中這些獨(dú)立的點(diǎn)的數(shù)量是有限的，因此被稱為有限元。由實(shí)際的物理模型中推導(dǎo)出來得平衡方程式被使用到每個(gè)點(diǎn)上，由此產(chǎn)生了一個(gè)方程組。這個(gè)方程組可以用線性代數(shù)的方法來求解。有限元分析的精確度無法無限提高。元的數(shù)目到達(dá)一定高度后解的精確度不再提高，只有計(jì)算時(shí)間不斷提高。有限元分析是用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個(gè)合適的(較簡單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問題的解。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。有限元是那些集合在一起能夠表示實(shí)際連續(xù)域的離散單元。有限元的概念早在幾個(gè)世紀(jì)前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用，例如用多邊形（有限個(gè)直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，并由于其方便性、實(shí)用性和有效性而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析計(jì)算擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實(shí)用高效的數(shù)值分析方法。3.2有限單元法簡介有限單元法是在當(dāng)今工程分析中獲得最廣泛應(yīng)用的數(shù)值計(jì)算法，由于它的通用性和有效性，受到工程技術(shù)界的高度重視，伴隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為CAD,CAM的重要組成部分。有限單元法，是一種有效解決數(shù)學(xué)問題的解題方法。其基礎(chǔ)是變分原理和加權(quán)余量法，其基本求解思想是把計(jì)算域劃分為有限個(gè)互不重疊的單元，在每個(gè)單元內(nèi)，選擇一些合適的節(jié)點(diǎn)作為求解函數(shù)的插值點(diǎn)，將微分方程中的變量改寫成由各變量或其導(dǎo)數(shù)的節(jié)點(diǎn)值與所選用的插值函數(shù)組成的線性表達(dá)式，借助于變分原理或加權(quán)余量法，將微分方程離散求解。采用不同的權(quán)函數(shù)和插值函數(shù)形式，便構(gòu)成不同的有限元方法。有限元方法最早應(yīng)用于結(jié)構(gòu)力學(xué)，后來隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展慢慢用于流體力學(xué)的數(shù)值模擬。單元法其基本思路和解題步驟:(1)建立積分方程:根據(jù)變分原理或方程余量與權(quán)函數(shù)正交化原理，建立與微分方程初邊值問題等價(jià)的積分表達(dá)式，這是其出發(fā)點(diǎn)。(2)區(qū)域單元剖分：根據(jù)求解區(qū)域的形狀及實(shí)際問題的物理特點(diǎn)，將區(qū)域剖分為若干相互連接、不重疊的單元。區(qū)域單元?jiǎng)澐质遣捎糜邢拊椒ǖ那捌跍?zhǔn)備工作，這部分工作量比較大，除了給計(jì)算單元和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號和確定相互之間的關(guān)系之外，還要表示節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，同時(shí)還需要列出自然邊界和本質(zhì)邊界的節(jié)點(diǎn)序號和相應(yīng)的邊界值。(3)確定單元基函數(shù):根據(jù)單元中節(jié)點(diǎn)數(shù)目及對近似解精度的要求，選擇滿足一定插值條件的插值函數(shù)作為單元基函數(shù)。有限元方法中的基函數(shù)是在單元中選取的，由于各單元具有規(guī)則的幾何形狀，在選取基函數(shù)時(shí)可遵循一定的法則。(4)單元分析：將各個(gè)單元中的求解函數(shù)用單元基函數(shù)的線性組合表達(dá)式進(jìn)行逼近；再將近似函數(shù)代入積分方程，并對單元區(qū)域進(jìn)行積分，可獲得含有待定系數(shù)(即單元中各節(jié)點(diǎn)的參數(shù)值)的代數(shù)方程組，稱為單元有限元方程。(5)總體合成：在得出單元有限元方程之后，將區(qū)域中所有單元有限元方程按一定法則進(jìn)行累加，形成總體有限元方程。(6)邊界條件的處理：一般邊界條件有三種形式，分為本質(zhì)邊界條件(狄里克雷邊界條件)、自然邊界條件(黎曼邊界條件)、混合邊界條件(柯西邊界條件)。對于自然邊界條件，一般在積分表達(dá)式中可自動(dòng)得到滿足。對于本質(zhì)邊界條件和混合邊界條件，需按一定法則對總體有限元方程進(jìn)行修正滿足。(7)解有限元方程：根據(jù)邊界條件修正的總體有限元方程組，是含所有待定未知量的封閉方程組，采用適當(dāng)?shù)臄?shù)值計(jì)算方法求解，可求得各節(jié)點(diǎn)的函數(shù)值。3.3有限元軟件ANSYS的介紹3.3.1ANSYS的發(fā)展和特點(diǎn)ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發(fā)，它能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engineer,NASTRAN,Alogor,I－DEAS,AutoCAD等，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級CAE工具之一。ANSYS，Inc.(NASDAQ:ANSS)成立于1970年，致力于工程仿真軟件和技術(shù)的研發(fā)，在全球眾多行業(yè)中，被工程師和設(shè)計(jì)師廣泛采用。ANSYS公司重點(diǎn)開發(fā)開放、靈活的，對設(shè)計(jì)直接進(jìn)行仿真的解決方案，提供從概念設(shè)計(jì)到最終測試產(chǎn)品研發(fā)全過程的統(tǒng)一平臺，同時(shí)追求快速、高效和和成本意識的產(chǎn)品開發(fā)。ANSYS公司于2006年收購了在流體仿真領(lǐng)域處于領(lǐng)導(dǎo)地位的美國Fluent公司，于2008年收購了在電路和電磁仿真領(lǐng)域處于領(lǐng)導(dǎo)地位的美國Ansoft公司。通過整合，ANSYS公司成為全球最大的仿真軟件公司。目前，ANSYS整個(gè)產(chǎn)品線包括結(jié)構(gòu)分析(ANSYSMechanical)系列，流體動(dòng)力學(xué)(ANSYSCFD(FLUENT/CFX）)系列，電子設(shè)計(jì)（ANSYSANSOFT）系列以及ANSYSWorkbench和EKM等。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、航天、電子、車輛、船舶、交通、通信、建筑、電子、醫(yī)療、國防、石油、化工等眾多行業(yè)。本次分析我們將采用ANSYSSTRUCTRAL和LS-DYNA模塊。3.3.2ANSYS軟件的組織結(jié)構(gòu)ANSYS有限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域：航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等。軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型。分析計(jì)算模塊：1.結(jié)構(gòu)靜力分析：用來求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問題。ANSYS程序中的靜力分析不僅可以進(jìn)行線性分析，而且也可以進(jìn)行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變及接觸分析。2.結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析用來求解隨時(shí)間變化的載荷對結(jié)構(gòu)或部件的影響。與靜力分析不同，動(dòng)力分析要考慮隨時(shí)間變化的力載荷以及它對阻尼和慣性的影響。ANSYS可進(jìn)行的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析類型包括：瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析及隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析。3.結(jié)構(gòu)非線性分析：結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。ANSYS程序可求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。4.動(dòng)力學(xué)分析：ANSYS程序可以分析大型三維柔體運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的積累影響起主要作用時(shí)，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運(yùn)動(dòng)特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。5.熱分析：程序可處理熱傳遞的三種基本類型：傳導(dǎo)、對流和輻射。熱傳遞的三種類型均可進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)、線性和非線性分析。熱分析還具有可以模擬材料固化和熔解過程的相變分析能力以及模擬熱與結(jié)構(gòu)應(yīng)力之間的熱－結(jié)構(gòu)耦合分析能力。6.電磁場分析：主要用于電磁場問題的分析，如電感、電容、磁通量密度、渦流、電場分布、磁力線分布、力、運(yùn)動(dòng)效應(yīng)、電路和能量損失等。還可用于螺線管、調(diào)節(jié)器、發(fā)電機(jī)、變換器、磁體、加速器、電解槽及無損檢測裝置等的設(shè)計(jì)和分析領(lǐng)域。7.流體動(dòng)力學(xué)分析：ANSYS流體單元能進(jìn)行流體動(dòng)力學(xué)分析，分析類型可以為瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)。分析結(jié)果可以是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力和通過每個(gè)單元的流率。并且可以利用后處理功能產(chǎn)生壓力、流率和溫度分布的圖形顯示。另外，還可以使用三維表面效應(yīng)單元和熱－流管單元模擬結(jié)構(gòu)的流體繞流并包括對流換熱效應(yīng)。8.聲場分析：程序的聲學(xué)功能用來研究在含有流體的介質(zhì)中聲波的傳播，或分析浸在流體中的固體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。這些功能可用來確定音響話筒的頻率響應(yīng)，研究音樂大廳的聲場強(qiáng)度分布，或預(yù)測水對振動(dòng)船體的阻尼效應(yīng)。9.壓電分析：用于分析二維或三維結(jié)構(gòu)對AC（交流）、DC（直流）或任意隨時(shí)間變化的電流或機(jī)械載荷的響應(yīng)。這種分析類型可用于換熱器、振蕩器、諧振器、麥克風(fēng)等部件及其它電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能分析。可進(jìn)行四種類型的分析：靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析。后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。3.3.3ANSYS軟件的分析步驟這里主要介紹與我們有關(guān)的兩種，一種是靜力學(xué)分析，一種是瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。一、靜力分析基本步驟1、確定結(jié)構(gòu)的分析方案（線、面、體）：桁架、殼、實(shí)體等；注意線性單元和高次單元的使用；對稱性等簡化方法的運(yùn)用。

2、根據(jù)分析的類型確定單元類型、實(shí)常量等，特別是單元類型的某些選項(xiàng)，對于某些分析十分重要。

3、設(shè)定材料模型。

4、采用各種方法建立模型。在進(jìn)行布爾運(yùn)算時(shí)特別注意運(yùn)算對以后分析的影響，尤其是在某些情況下有些網(wǎng)格較難生成，因此對于布爾運(yùn)算要慎重考慮，為解決該問題應(yīng)盡量采用幾何體素直接建模。

5、將材料、實(shí)常量等參數(shù)賦給模型，在某些情況下可以同時(shí)指定方向點(diǎn)。

6、按情況劃分網(wǎng)格：自由網(wǎng)格或自由網(wǎng)格，設(shè)置合適的網(wǎng)格密度等，尤其注意網(wǎng)格設(shè)。

7、在生成節(jié)點(diǎn)和單元后，根據(jù)實(shí)際情況定義接觸單元、自由度的耦合及約束方程等。

8、施加力和約束等，求解時(shí)注意設(shè)置合適的求解選項(xiàng)。

9、進(jìn)入后處理菜單獲得計(jì)算結(jié)果等，評價(jià)分析結(jié)果。二、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析（LS-DYNA）瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析（亦稱時(shí)間歷程分析）用于確定承受任意的隨時(shí)間變化載荷結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。

1、導(dǎo)入建好的模型。

2、選擇分析類型和選項(xiàng)，選擇單元類型，確定材料參數(shù)性能和單元的實(shí)常數(shù)。

3、選擇合適的方法劃分網(wǎng)格，并規(guī)定邊界條件和初始條件；

4、確定初始條件后進(jìn)行分后處理，最后評價(jià)分析結(jié)果。3.4ANSYS\LS-DYNA的簡介LS-DYNA是世界上最著名的通用顯式動(dòng)力分析程序，能夠模擬真實(shí)世界的各種復(fù)雜問題，特別適合求解各種二維、三維非線性結(jié)構(gòu)的高速碰撞、爆炸和金屬成型等非線性動(dòng)力沖擊問題，同時(shí)可以求解傳熱、流體及流固耦合問題。在工程應(yīng)用領(lǐng)域被廣泛認(rèn)可為最佳的分析軟件包。與實(shí)驗(yàn)的無數(shù)次對比證實(shí)了其計(jì)算的可靠性。LS-DYNA具有多樣化的特點(diǎn)，如：1.分析能力：非線性動(dòng)力學(xué)分析，多剛體動(dòng)力學(xué)分析，準(zhǔn)靜態(tài)分析，熱分析，結(jié)構(gòu)-熱耦合分析，流體分析。2.材料模式庫：金屬，塑料，玻璃，泡沫，編制品，橡膠蜂窩材料復(fù)合材料，混凝土和土壤，炸藥，推進(jìn)劑，粘性流體，用戶自定義材。3.單元庫：體單元，薄/厚殼單元，梁單元，焊接單元，離散單元束和索單元，安全帶單元，節(jié)點(diǎn)質(zhì)量單元，SPH單元。4.接觸方式：柔體對柔體接觸，柔體對剛體接觸，剛體對剛體接觸邊-邊接觸，侵蝕接觸，充氣模型，約束面，剛墻面，拉延筋。5.初始條件、載荷和約束功能：初始速度、初應(yīng)力、初應(yīng)變、初始動(dòng)量（模擬脈沖載荷），高能炸藥起爆節(jié)點(diǎn)載荷、壓力載荷、體力載荷、熱載荷、重力載荷，循環(huán)約束、對稱約束（帶失效）、無反射邊界，給定節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)（速度、加速度或位移）、節(jié)點(diǎn)約束，鉚接、焊接（點(diǎn)焊、對焊、角焊）。6.前后處理功：LS-DYNA利用ANSYS、LS-INGRID、ETA/FEMB及LS-POST強(qiáng)大的前后處理模塊，具有多種自動(dòng)網(wǎng)格劃分選擇，并可與大多數(shù)的CAD/CAE軟件集成并有接口。后處理：結(jié)果的彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、等值面、粒子流跡顯示、立體切片、透明及半透明顯示；變形顯示及各種動(dòng)畫顯示；圖形的PS、TIFF及HPGL格式輸出與轉(zhuǎn)換等。7.隱式求解：用于非線性結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力分析，包括結(jié)構(gòu)固有頻率和振型計(jì)算。LS-DYNA中可以交替使用隱式求解和顯式求解，進(jìn)行薄板沖壓成型的回彈計(jì)算、結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析之前施加預(yù)應(yīng)力等。3.5本章小節(jié)本章介紹有限元單元法仿真的相關(guān)內(nèi)容，簡單的介紹有限元的發(fā)展過程，有限單元法的基本思想和基本的求解思路；同時(shí)介紹了大型通用有限元分析軟件AANSYS的特點(diǎn)、發(fā)展、組織機(jī)構(gòu)、求解流程及其在CAE中的地位；概述了顯式動(dòng)力學(xué)LS-DYNA。4手機(jī)的跌落仿真分析4.1仿真的基本思想（1）主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：手機(jī)三維模型建立，模擬各個(gè)部位跌落受到不同沖擊力的情況，繪制應(yīng)力分布圖，應(yīng)力曲線。（2）預(yù)期設(shè)計(jì)效果：布局合理、功能完善，能完整模擬出手機(jī)跌落情況。（3）擬解決問題：1、多樣化手機(jī)跌落受力仿真。合理利用Pro/E、ANSYS軟件模擬繪制結(jié)構(gòu)模型。提出準(zhǔn)確的減小損害的方法。 工作的流程圖：將模型導(dǎo)入ansys中的ls-dyna模塊合理的劃分網(wǎng)格，設(shè)置材料屬性。Proe中對手機(jī)模型的建立將模型導(dǎo)入ansys中的ls-dyna模塊合理的劃分網(wǎng)格，設(shè)置材料屬性。Proe中對手機(jī)模型的建立

得出結(jié)論，并且改進(jìn)方案，對模型改進(jìn)跌落仿真分析，得到應(yīng)力圖得出結(jié)論，并且改進(jìn)方案，對模型改進(jìn)跌落仿真分析，得到應(yīng)力圖圖4.1流程圖4.2跌落仿真的過程4.2.1pro\e模型的導(dǎo)入在ANSYS中以體的模式導(dǎo)入裝配體的模型，如下圖：圖4.2導(dǎo)入模型圖4.2.2單元類型，實(shí)常數(shù)和材料模型的定義定義單元類型：在定義單元類型我們用到了shell163和solid164兩種單元，對于電池使用164體單元，LCD屏幕，前殼，后蓋使用163殼單元。Shell163:它是一個(gè)4-節(jié)點(diǎn)四邊形單元或3節(jié)點(diǎn)三角形單元，有彎曲和膜特征，可加平面和法向載荷，單元在每個(gè)節(jié)點(diǎn)12個(gè)自由度，在節(jié)點(diǎn)x,y,和z方向的平動(dòng)，加速度，速度和繞x,y和z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，本單元只用于顯示動(dòng)力學(xué)分析。Sloid164:它被用于3維的顯示結(jié)構(gòu)實(shí)體，是個(gè)8節(jié)點(diǎn)六面體單元。節(jié)點(diǎn)在x,y,z方向的平移，速度和加速度的自由度，同樣它也用于顯示動(dòng)力學(xué)。簡單的說，對于一般的薄殼板，我們選擇shell163,，對于厚板我們盡量選擇solid164的單元圖4.3單元類型圖實(shí)常數(shù)：這里只需要對shell163殼單元定義，包括剪切因子，積分點(diǎn)和殼厚等.SHELL163提供了如下實(shí)常數(shù).SHRF是剪切因數(shù).NIP是通過單元厚度的積分點(diǎn)數(shù)值,最大值為100.如果NIP輸入值為0或空,ANSYS會(huì)默認(rèn)積分值為2.T1-T4是四個(gè)節(jié)點(diǎn)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的殼厚度.圖4.4單元屬性圖材料的屬性：前殼和后蓋選同樣的材料為(ABS+PC的復(fù)合材料)，LCD選擇玻璃樹脂復(fù)合材料，電池選擇鋰電池（這里為實(shí)體單元，不必定義屈服強(qiáng)度和切線模量）。圖4.5參數(shù)設(shè)置圖項(xiàng)目剪切因子積分點(diǎn)數(shù)殼厚前殼132后蓋131LCD屏幕131表4.1手機(jī)的實(shí)常數(shù)定義表項(xiàng)目密度\T·mm-3彈性模量\MPA迫松比屈服強(qiáng)度\MPA切線模量\MPA前殼，后蓋1.5e-9180000.352565000LCD2.5e-9120000.31381000電池6.9e-9750000.2\\表4.2材料屬性定義表 4.3生成有限元模型4.3.1網(wǎng)格的劃分在劃分網(wǎng)格前，必須指定每個(gè)部件所對應(yīng)的單元類型，材料屬性，實(shí)常數(shù)，如下：

項(xiàng)目材料模型號實(shí)常數(shù)單元類型號前殼12Shell163后蓋11Shell163LCD21Shell163電池31Solid164表4.3各部件的屬性圖圖4.6部件屬性圖根據(jù)此表格，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在網(wǎng)格劃分的過程中，應(yīng)該注意如下的問題：（1）如何控制好網(wǎng)格的密度，減少運(yùn)算的時(shí)間，因?yàn)榫W(wǎng)格劃分的越精密，計(jì)算時(shí)間久就越長，耗費(fèi)的陳本就越高（2）如何選擇area和volume劃分網(wǎng)格，在這個(gè)分析中電池除外的部件采用area劃分網(wǎng)格，電池采用volume劃分網(wǎng)格，因?yàn)殡姵卦诘渲幸话阌绊懖粫?huì)太大。(3)free（自由網(wǎng)格)自由網(wǎng)格是最為靈活的網(wǎng)格劃分技術(shù)，幾乎可以用于任意的幾何形狀,模型中前殼，后蓋，屏幕采用free劃分網(wǎng)格。（4）sweep（掃掠網(wǎng)格)對于二維區(qū)域，首先在邊上生成網(wǎng)格，然后沿掃掠路徑拉伸，得到二維網(wǎng)格；對于三維區(qū)域，首先在面上生成網(wǎng)格，然后沿掃掠路徑拉伸，得到三維網(wǎng)格，掃掠網(wǎng)格同樣也只適用于某些特定的幾何區(qū)域。模型中電池采用sweep劃分網(wǎng)格。網(wǎng)格劃分步驟：（1）點(diǎn)擊selectentities,選擇volumes\apply,然后點(diǎn)擊area\attachto，完成選中工作。（2）點(diǎn)擊工具欄中的mesh按鈕，彈出meshtool對話框，選擇area，在彈出的對話框中選擇loop,點(diǎn)擊ok，即全部選中所需的面。在areaattribute賦予相應(yīng)面的屬性，具體如表3，（3）在size，點(diǎn)擊loop，選中所需的所有面，選擇size5的精度，點(diǎn)擊ok.(4)最后點(diǎn)擊mesh,選擇area的free劃分，點(diǎn)擊ok按鈕，就完成了對前殼的劃分網(wǎng)格。（5）選擇selecteverything,點(diǎn)擊plotvolumes,然后依次對其他部件操作網(wǎng)格的劃分，其中電池的mesh選擇volumes\quid\sweep,即映射的六面體網(wǎng)格，點(diǎn)擊ok.完成網(wǎng)格的劃分，如下圖：圖4.7劃分好的網(wǎng)格4.3.2生成part文件和定義接觸完成劃分網(wǎng)格后，點(diǎn)擊createallparts，即生成：圖4.8part文件圖在模型簡化時(shí)省略的一些連接件，這里用定義接觸來補(bǔ)充，對手機(jī)來說一共要定義3組接觸，后蓋與前殼，電池與前殼，LCD與前殼。在面面相接觸時(shí)選擇nodetosurface\general圖4.9各個(gè)part之間的接觸圖項(xiàng)目靜摩擦系數(shù)動(dòng)摩擦系數(shù)粘性阻尼系數(shù)1-1-1-表4.4接觸系數(shù)表這樣，ansys的前處理模塊中的有限元模型基本建立。4.4droptest模塊中仿真分析4.4.1跌落的基本參數(shù)設(shè)置根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，跌落高度優(yōu)先選擇2000mm，跌落方式分為3種，水平，豎直，斜角，設(shè)置碰撞時(shí)間為0.02s，并且跌落方式為自由落體，與地面剛性接觸，如下：圖4.10參數(shù)設(shè)置圖3種跌落方式圖4.11依次水平，豎直，傾斜圖對上述參數(shù)合理設(shè)置后，即可求解。4.4.2仿真結(jié)果分析水平跌落：結(jié)果分析內(nèi)容主要集中在：1.各個(gè)部件的最大應(yīng)力強(qiáng)度是不是在最大屈服強(qiáng)度之內(nèi)。2.每個(gè)連接部位的最大應(yīng)力3.后蓋，電池有無脫落的危險(xiǎn)整體接觸瞬間應(yīng)力如下：圖4.12整體應(yīng)力圖手機(jī)整體沒有較大形變，并且應(yīng)力在較短時(shí)間散去，整體設(shè)計(jì)基本合理圖4.13后蓋應(yīng)力圖但是后蓋上出現(xiàn)了最大的應(yīng)力，并且出現(xiàn)在連接的卡槽出，最大應(yīng)力超出了材料的最大屈服強(qiáng)度，可能導(dǎo)致卡槽的破裂，變形，導(dǎo)致后蓋的脫落，此處設(shè)計(jì)需要改進(jìn)。圖4.14前殼應(yīng)力圖圖4.15屏幕應(yīng)力圖其他部件應(yīng)力圖都沒有超出最大屈服強(qiáng)度，說明在水平跌落的方式下，手機(jī)設(shè)計(jì)基本合理。圖4.16y軸加速度圖圖4.17y軸位移圖數(shù)據(jù)符合自由落體的規(guī)律，模擬仿真基本合理。豎直跌落：分析過程同水平圖4.18整體應(yīng)力圖圖中可以看出整體的最大應(yīng)力是遠(yuǎn)小于各種材料的屈服應(yīng)力，并且在較短時(shí)間應(yīng)力消失，所以整體設(shè)計(jì)基本合理。圖4.19后蓋應(yīng)力圖后蓋的最大應(yīng)力出現(xiàn)在卡槽上接觸面上，但是小于屈服強(qiáng)度，基本合理。圖4.20前殼應(yīng)力圖最大應(yīng)力出現(xiàn)在前殼的卡槽中，對周圍殼體有一定影響，但屬于正常范圍。圖4.21y軸位移圖圖4.22y軸加速度以上數(shù)據(jù)基本符合自由落體規(guī)律，仿真基本合理。傾斜跌落：圖4.23整體應(yīng)力圖整體的接觸瞬間應(yīng)力圖，這個(gè)應(yīng)力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了ABS+PC材料的屈服強(qiáng)度，可能導(dǎo)致外殼的破裂，部件的損害等。后蓋的應(yīng)力圖：圖4.24后蓋應(yīng)力圖應(yīng)力在正常安全范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)基本合理。最大應(yīng)力出現(xiàn)在前殼接觸點(diǎn)：圖4.25前殼應(yīng)力圖前殼在跌落中直接與地面碰撞，受影響大。LCD屏幕應(yīng)力圖：圖4.26屏幕應(yīng)力圖圖中看出接觸瞬間在屏幕的最大應(yīng)力已經(jīng)快接近材料的屈服強(qiáng)度，并且傾斜跌落多是角接觸，應(yīng)力多集中在連接處，因此LCD與前殼的接觸需要合理的改進(jìn)。圖4.27y軸加速度圖圖4.28y軸的位移圖通過觀察上述參數(shù)的變化，基本符合自由落體的規(guī)律，仿真數(shù)據(jù)基本合理。4.5設(shè)計(jì)方案的總結(jié)和改進(jìn)從3種跌落分析中，我們得出一個(gè)數(shù)據(jù)表：項(xiàng)目最大應(yīng)力\MP有無形變應(yīng)力場轉(zhuǎn)移最大應(yīng)力部件水平328.385有微小形變慢后蓋卡槽豎直88.16基本無慢前殼卡槽傾斜633.75有形變慢前殼接觸點(diǎn)表4.5仿真結(jié)論從表格中可以看出，我們設(shè)計(jì)的手機(jī)產(chǎn)品在水平和傾斜跌落均有發(fā)生外殼破裂，后蓋脫落的危險(xiǎn)，并且卡槽在跌落過程中均受到較大的應(yīng)力沖擊，這對于產(chǎn)品的壽命有不利的影響，三種跌落方式的應(yīng)力場在較短時(shí)間內(nèi)都沒有及時(shí)的消失和轉(zhuǎn)移，這對在實(shí)際跌落過程中每個(gè)零件的壽命是不利的。改進(jìn)方案：（1）后蓋的卡槽設(shè)計(jì)需要改進(jìn)，卡槽設(shè)計(jì)不合理，跌落過程中，電池就會(huì)彈出，這對手機(jī)壽命有較大影響。1.改變后蓋的材料，增加其屈服強(qiáng)度，比如選擇不銹鋼合金，鋁鎂合金等。2.后蓋卡槽設(shè)計(jì)多采用一些物理的機(jī)鎖，比如增加后蓋和前殼的卡槽數(shù)量。（2）傾斜跌落是最可能發(fā)生的，在其跌落時(shí)，前殼接觸點(diǎn)的屈服強(qiáng)度和LCD屏幕的連接設(shè)計(jì)存在不合理。1.在手機(jī)上盡量增加平滑的過渡，避免尖角的存在，這樣既美觀又增加了其安全性，可靠性。2.在手機(jī)的前殼的加一圈鋁鎂合金套，或者屈服強(qiáng)度較大，塑性好的材料。3.屏幕的連接處雖然處于安全范圍內(nèi)，但是所產(chǎn)生的應(yīng)力也比較大，對手機(jī)可用性產(chǎn)生影響，可以將連接處的材料換成一些合金材料。例如：（增加了合金的邊框）（盡量平滑手機(jī)結(jié)構(gòu)）(增加物理機(jī)鎖，此圖一共12個(gè)機(jī)鎖)圖4.28手機(jī)圖4.6本章小結(jié)本章介紹了跌落分析的概況，國家關(guān)于跌落分析的標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)介紹了ANSYS的前處理，包括創(chuàng)建截面材料和屬性，定義分析步，創(chuàng)建接觸，劃分網(wǎng)格，并詳細(xì)介紹了網(wǎng)格劃分的步驟。進(jìn)行了水平，豎直，傾斜的手機(jī)跌落試驗(yàn)，分析了手機(jī)的應(yīng)力云圖，加載了手機(jī)最低點(diǎn)的位移圖和加速度圖。最后對手機(jī)的設(shè)計(jì)提出了幾種優(yōu)化