【正文】 put ALLIE, ALLKE, ETOTAL**** HISTORY OUTPUT: HOutput2***Node Output, nest=Setacceleration AT,*End Step注：……表示有數(shù)據(jù)存在，可能是節(jié)點編號和坐標，可能是單元編號和坐標，可能是節(jié)點編號，可能是單元編號等。在論文的寫作過程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議和幫助，在此一并致以誠摯的謝意。(2) 本案例在進行手機電池蓋的材料模型定義時，并沒有考慮手機電池蓋塑膠材料的塑性硬化數(shù)據(jù)的定義，塑膠材料硬化數(shù)據(jù)在塑膠材料失效分析時是很重要的（這里沒有得到PCABS材料的具體硬化數(shù)據(jù)，故沒有加入定義）。有限元模型按照最有可能出現(xiàn)斷裂的翻蓋合上正面方向進行了仿真分析，得到了在翻蓋合上正面方向的最大應(yīng)力和最大應(yīng)變，同時也發(fā)現(xiàn)翻蓋結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力和最大應(yīng)變均沒有超過許用應(yīng)力和許用應(yīng)變。圖511 翻蓋合上狀態(tài)正面跌落碰撞的應(yīng)力分布圖512 翻蓋合上狀態(tài)正面跌落碰撞的應(yīng)變分布28 結(jié)　論從跌落仿真結(jié)果來看，手機翻蓋結(jié)構(gòu)在可能出現(xiàn)斷裂的跌落工況上均沒有超過許用屈服應(yīng)力和許用屈服應(yīng)變。表41 手機有限元模型各零部件的屬性25據(jù)歷史項目經(jīng)驗，翻蓋手機跌落時容易出現(xiàn)斷裂的情況出現(xiàn)在翻蓋打開狀態(tài)正面、頂面、背面以及翻蓋合上狀態(tài)頂面、正面，但本課題只按照翻蓋合上狀態(tài)正面方向進行跌落仿真。根據(jù)相關(guān)項目的經(jīng)驗，自動網(wǎng)格劃分的目標單元長度為 2mm,單元質(zhì)量控制的標準為長度(length)大于 ，長短比(aspect)小于 8，傾斜(skew)小于 78。LCD 上的玻璃其形狀規(guī)則，所以采用六面體單元，單元類型為 C3D8R。對本文重點研究的翻蓋部分，由于其形狀不規(guī)則、厚度也不均勻，對其無法對其進行六面體的劃分，所以采取四面體的形式來劃分。在進行網(wǎng)格劃分之前需要特別做的就是幾何清理。(5) 無論何時都要避免使用小單元，因為它們將極大的降低時間步長。在開始建模前，應(yīng)對整個項目的分析過程進行必要的規(guī)劃。經(jīng)計算得Z方向的初速度為4850mm/s。 手機跌落試驗工況翻蓋手機在進行跌落試驗時按照其工況可以分為 12 種跌落方向，翻蓋合上時的正面、背面、左面、右面、底面、頂面以及翻蓋打開時的正面、背面、左面、右面、底面、頂面，如圖3圖34 所示。試驗條件：(1)試驗表面 試驗表面應(yīng)是混凝土或鋼制成的平滑、堅硬的剛性表面。國內(nèi)軍用環(huán)境適應(yīng)性領(lǐng)域的 標準也是以環(huán)境試驗方法為主，如GJB 150《軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法》,GJB 360, GJB548。表31 手機普通翻蓋各部件固定方式部件普通翻蓋翻蓋內(nèi)殼、外殼使用材料非透明材料翻蓋內(nèi)殼、外殼固定方式螺絲和卡扣受話器及受話器外殼固定方式粘膠磁鐵固定方式粘膠 手機跌落試驗標準針對手機等便攜式電子產(chǎn)品，國際國內(nèi)權(quán)威部門制定了電子產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性 測試的相關(guān)標準，對設(shè)計研發(fā)和測試提供依據(jù)，這些標準包括美國試驗與材料協(xié)會（American Society for Testing and Materials ,ASTM）提供的ANSI/ASTM D333293“使用沖擊試驗機測定產(chǎn)品脆值的試驗方法”，美國國防部的軍用標 準MILSTD810F“環(huán)境工程考慮和試驗事試驗，國際電工委員會 (International Electro technical Commission, IEC)提供的IEC68227 “基本環(huán)境試驗” 規(guī)程國際標準，電子工程設(shè)計發(fā)展聯(lián)合會(Joint Electron Device Engineering Councils, JEDEC)提供的一系列針對手持式電子產(chǎn)品測試標準草案；以及其他一些機構(gòu)頒布的標準。顯式積分不需要進行矩陣分解或求逆，無需求解聯(lián)立方程組，也不存在收斂性問題，因此計算速度快，其穩(wěn)定性準則能自動控制計算時間步長的大小，保證時間積分的進度。而對于顯示積分算法來說應(yīng)用的最廣泛的算法就是中心差分法，所以下面簡要分析和總結(jié)一下中心差分法的求解原理。由接觸問題的特點決定了其通常要采用增量法求解，而將接觸界面條件引入到求解方程的方法一般來說有兩種：一種是拉格朗日乘子法；另外一種是罰函數(shù)法。(2) 根據(jù)上述關(guān)于接觸面區(qū)域和狀態(tài)所作的假設(shè)，對于接觸面上的每一點，將運動學(xué)或動力學(xué)上的不等式約束改為等式約束作為定解條件引入方程并進行方程的求解。接觸界面條件(不可貫入條件，法向接觸力為壓力的 條件和切向摩擦力的條件)都是不等式約束，也稱之為單邊約束。接觸條件的強烈非線性需要研究比求解其他非線性問題更為有效的求解方案和方法。(2) 接觸條件的非線性。前者關(guān)系到汽車、飛機、火箭等重要產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)；后兩者還關(guān)系到生命財產(chǎn)的安全。 接觸和碰撞介紹接觸和碰撞是生產(chǎn)和生活中普遍存在的力學(xué)問題。兩個物體相互接觸后，隨著兩個物體間接觸合力的變化， 它們之間接觸面的大小、接觸處的應(yīng)力均會發(fā)生變化。同時還認為應(yīng)變與變形之間存在線性關(guān)系。它們所表現(xiàn)的共同特點是表征材料的本構(gòu)方程是非線性的，將彈性、塑性和粘性三類元件以不同的形式加以組合，可以獲得更為復(fù)雜的材料模型。(1) 材料非線性 當(dāng)結(jié)構(gòu)的形狀出現(xiàn)不連續(xù)變化(如缺口、裂紋、突變等)時，這些部分出現(xiàn)應(yīng)力集中。例如，在汽車設(shè)計領(lǐng)域中，對初期設(shè)計概念和最終設(shè)計細節(jié)的評估，碰撞的仿真代替了整車的試驗，如布置判定氣囊釋放 的加速計、內(nèi)部的緩沖裝置以及選擇材料和滿足碰撞準則的構(gòu)建截面。有限元過程分析的一般流程如下圖11所示：圖11 有限元工程分析的一般流程第2章 非線性有限元及碰撞理論 非線性有限元介紹非線性有限元方法[1314]是在線性有限元的基礎(chǔ)上計算非線性問題的一種數(shù)值方法，它包含了幾何非線性、材料非線性、邊界非線性等幾個方面的內(nèi)容。(4)求解未知節(jié)點位移 ABAQUS采用波前法對由矩陣位移法建立的擬線性方程進行求解，可以在較短的計算時間內(nèi)取得較高的精度。但實際的連續(xù)體，力是從單元的公共邊界傳遞到另一個單元中去的。這時可以對單元中的位移分布采用一些能逼近原函數(shù)的近似函數(shù)加以描述，即把位移表示為坐標變t的插值函數(shù)，這種函數(shù)稱為位移模式或位移函數(shù)。(2)單元特性分析①選擇位移模式 在有限元法中，選擇節(jié)點位移作為基本未知量稱為位移法；選擇節(jié)點力作為基本未知量稱為力法:取一部分節(jié)點力和一部分節(jié)點位移作為基本未知量稱為混合法。 ABAQUS的分析步驟ABAQUS在進行有限元求解時也遵循一般的有限元求解過程，其基本步驟為：(1)求解域離散化在ABAQUS中將某個工程結(jié)構(gòu)離散為由各種單元組成的計算模型，這一步稱為單元劃分。 (10) 具有2D切片功能，可以顯示工件或模具剖面結(jié)果。 (6) 單步模具應(yīng)力分析方便快捷，適用于多個變形體、組合模具、帶有預(yù)應(yīng)力環(huán)時的成形過程分析。 (2) 前處理中自動生成邊界條件,確保數(shù)據(jù)準備快速可靠。在前處理器中，我們可以對模型進行選擇單元類型，設(shè)置單元實常數(shù)，設(shè)置材料屬性，構(gòu)建幾何模型，劃分網(wǎng)格等操作。ABAQUS功能與2D類似，但它處理的對象為復(fù)雜的三維零件、模具等。相當(dāng)復(fù)雜的工業(yè)零件，如連桿,曲軸, 扳手,具有復(fù)雜筋翼的結(jié)構(gòu)零件,泵殼和閥體，ABAQUS都能夠令人滿意地例行完成。為用戶準備輸入數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果數(shù)據(jù)提供了有效工具。ABAQUS強大的模擬引擎能夠分析金屬成形過程中多個關(guān)聯(lián)對象耦合作用的大變形和熱特性。2. 1ABAQUS軟件簡介ABAQUS是一套基于工藝模擬系統(tǒng)的有限元系統(tǒng)(FEM),專門設(shè)計用于分析各種金屬成形過程中的三維(3D)流動，提供極有價值的工藝分析數(shù)據(jù)，有關(guān)成形過程中的材料和溫度流動。其中以ANSYS為代表的工程數(shù)值模擬軟件，是一個多用途的有限元分析軟件，其分析功能不斷完善和擴充，起初它僅提供結(jié)構(gòu)線性分析和熱分析，現(xiàn)在還可以用來求結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。有限元分析本體程序的內(nèi)容取決于采用有限單元法分析的問題類型。在20世紀60年代末至70年代初，有限單元在理論上已基本成熟，并開始陸續(xù)出現(xiàn)商業(yè)化的有限元分析軟件。目前在工程實際應(yīng)用中，常用的數(shù)值求解方法有：有限單元法、有限差分法、邊界單元法和加權(quán)殘數(shù)法等。通過觀察手機受到跌落沖擊過程中，應(yīng)力、應(yīng)變等情況的變化，我們可以找出手機受到跌落沖擊時的薄弱或易損位置。鑒于此，為了在復(fù)雜的沖擊動力學(xué)問題中更加真實有效地進行數(shù)值模擬，本課題提出將試驗方法與數(shù)值仿真相結(jié)合，用試驗來驗證仿真的準確性，確認有限元模型的合理性。此外還有包裝體、醫(yī)療箱等的跌落仿真研究。 Zhu[6]應(yīng)用子模型技術(shù)研究了BGA芯片的電路板焊點沖擊響應(yīng)；Sogo等[7]發(fā)展了一種兩步模式分析電路板焊點沖擊響應(yīng)，并且從實驗中得到驗證:Scot Irving等則嘗試用ANSYS的隱式代碼來模擬一種Fairchild芯片的沖擊試驗:Lall等介紹了一種模糊性質(zhì)模型(Smeared property formulations)來模擬電路板的沖擊；Ren 等采用梁和殼的簡化模型來模擬電路板的沖擊響應(yīng)，與未簡化的三維模型對比結(jié)果相當(dāng)符合；Tee等對各種封裝形式的芯片如窄帶球柵陣列(Thinprofile Finepitch BGA,TFBGA)，方形扁平無引腳封裝(Quad fiat nolead, QFN)，和整合式被動元件(Integrated passives device, IPD)等進行了數(shù)值模擬和實驗驗證。標準要求電路板經(jīng)受峰值1500g， ms的半正弦的加速度脈沖。幾種方法比較，新加坡國立大學(xué)的Lim等的設(shè)計最為可取，不僅保證了跌落姿態(tài)，同時通過控制夾鉗的旋轉(zhuǎn)角度保證了實驗的穩(wěn)定性與可重復(fù)性。Motorola公司的Wu 等等，用一種柔性固定設(shè)備解決這一問題:用幾根細線將樣品懸掛在一個跌落架上，試驗時讓樣品隨同跌落架同時下落，當(dāng)樣品與底面碰撞后即讓跌落架停止下落。在研究產(chǎn)品的某些敏感部件的抗沖擊性時，常常用沖擊試驗[4]替代產(chǎn)品的實際跌落試驗。這些研究主要從試驗研究、數(shù)值模擬和理論解釋三個方面進行了努力。為了提高電子產(chǎn)品的抗沖擊性能，傳統(tǒng)的方法是做實物試驗，是一個“設(shè)計樣機測試再設(shè)計”的過程。如移動電話、PDA(掌上電腦)、筆記本電腦、電子詞典、MP3 播放器等在使用過程中難會掉落 到地上造成這樣那樣的損壞，包括外殼、顯示屏以及內(nèi)部電子元件的損。 電子設(shè)備因其中各種元器件數(shù)量多，許多元器件承受機械環(huán)境的能力較弱，所以因機械作用力引起的損壞和故障率也很高。(7)設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)(機殼、支撐架、支撐板等)變形，脆性材料(如玻璃、陶 瓷、膠木、聚苯乙烯)斷裂。(3)振動引起彈性零件變形，使具有觸點的元件(電位器、波段開關(guān)、插頭插座等)產(chǎn)生接觸不良或完全開路。(2)振動加速度或沖擊力引起的應(yīng)力雖遠低于材料在靜載荷下的強度，但由 于長時間振動或多次沖擊使材料疲勞破壞，從而導(dǎo)致設(shè)備破壞。減少產(chǎn)品在流通中的損失也逐漸成為很多大企業(yè)增加利潤的一個新途徑。本文利用Abaqus有限元分析軟件對手機殼體模型實現(xiàn)了由Pro/ENGINEER模型導(dǎo)入，并分析手機跌落模擬仿真過程中手機電池蓋是否同手機主體脫離，是否導(dǎo)致電池裸露而使整體設(shè)計失敗。隨著有限元軟件和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機模擬測試已經(jīng)逐漸成為