【正文】 運(yùn)輸、裝卸和使用過程中結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞。 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(jī)械環(huán)境的能力較弱，所以因機(jī)械作用力引起的損壞和故障率也很高。 (9)焊錫或熔焊處斷開。(7)設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)(機(jī)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。(5)當(dāng)零件固有頻率和激振頻率相同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。(3)振動(dòng)引起彈性零件變形，使具有觸點(diǎn)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。振動(dòng)和沖擊對電子設(shè)備造成的危害具體表現(xiàn)在：(1)沒有附加緊固措施的接插件(如集成電路、印刷電路板、帶接插頭的連接電纜等)會(huì)從插槽中跳出來，造成信號開路，并碰撞其他元件或電路而造成短或損壞。(2)振動(dòng)加速度或沖擊力引起的應(yīng)力雖遠(yuǎn)低于材料在靜載荷下的強(qiáng)度，但由 于長時(shí)間振動(dòng)或多次沖擊使材料疲勞破壞，從而導(dǎo)致設(shè)備破壞。 振動(dòng)與沖擊對電子設(shè)備的危害在電子設(shè)備所處的機(jī)械環(huán)境中，各種機(jī)械力和干擾形式都有可能對設(shè)備的可 靠性造成危害，其中危害最大的是振動(dòng)和沖擊。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(gè)新途徑。而3C產(chǎn)品在運(yùn)輸、裝卸及使用過程中，結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞，有近80%的電子機(jī)構(gòu)產(chǎn)品損壞來自于高速撞擊。本文利用Abaqus有限元分析軟件對手機(jī)殼體模型實(shí)現(xiàn)了由Pro/ENGINEER模型導(dǎo)入，并分析手機(jī)跌落模擬仿真過程中手機(jī)電池蓋是否同手機(jī)主體脫離，是否導(dǎo)致電池裸露而使整體設(shè)計(jì)失敗。手機(jī)跌落測試是手機(jī)產(chǎn)品測試中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了手機(jī)跌落測試的各項(xiàng)環(huán)境條件和操作規(guī)范。隨著有限元軟件和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬測試已經(jīng)逐漸成為一種可以替代實(shí)際測試的研究方法。這個(gè)過程耗費(fèi)了大量的人力、物力和時(shí)間，且此方法還受到產(chǎn)品尺寸的限制，有時(shí)可能因產(chǎn)品尺寸的關(guān)系而不能再關(guān)鍵部位布置傳感器，以致無法進(jìn)行試驗(yàn)。因此，電子產(chǎn)品的抗跌落性能越來越受到制造商的重視。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)。翻蓋手機(jī)跌落的失效分析畢業(yè)論文目　錄前　言 1第1章 緒論 2 課題背景 2 振動(dòng)與沖擊對電子設(shè)備的危害 2 電子產(chǎn)品跌落試驗(yàn)的必要性 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4 本課題研究內(nèi)容 6第1章 ABAQUS有限元分析基礎(chǔ) 8 有限元法與數(shù)值模擬技術(shù) 8 有限單元法分析 8 有限單元法分析實(shí)現(xiàn)手段 92. 1ABAQUS軟件簡介 9 ABAQUS軟件的結(jié)構(gòu) 10 ABAQUS軟件的特點(diǎn) 11 ABAQUS的分析步驟 11第2章 非線性有限元及碰撞理論 14 非線性有限元介紹 14 接觸和碰撞介紹 15 接觸問題求解的一般過程 16 接觸問題有限元方程的求解方法 17第3章 手機(jī)翻蓋部件及跌落介紹 19 手機(jī)翻蓋結(jié)構(gòu)介紹 19 手機(jī)普通翻蓋結(jié)構(gòu)介紹 19 手機(jī)跌落試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 20 20 手機(jī)跌落試驗(yàn)工況 21 初始條件的確定 22第4章 翻蓋手機(jī)跌落數(shù)值模擬的有限元分析 23 有限元模型的建立 23 23 幾何模型的建立 23 有限元網(wǎng)格的劃分和單元類型的選擇 24 各零部件材料的定義 25 26 手機(jī)跌落數(shù)值分析 26結(jié)　論 28謝 辭 29參考文獻(xiàn) 30附　錄 32前　言電子設(shè)備為人們提供了舒適、安全、方便的生活條件，豐富了人們的娛樂生活，其中許多設(shè)備在應(yīng)用時(shí)難免要處在強(qiáng)烈的振動(dòng)或沖擊環(huán)境下，這種環(huán)境能顯著地降低設(shè)備性能甚至引起嚴(yán)重?fù)p壞。而3C產(chǎn)品在運(yùn)輸、裝卸及使用過程中，結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞，有近80%的電子機(jī)構(gòu)產(chǎn)品損壞來自于高速撞擊。為了在激烈的競爭中贏得市場，電子產(chǎn)品制造商期望在最短的時(shí)間內(nèi)以最好質(zhì)量把產(chǎn)品投放市場。為了提高電子產(chǎn)品的抗沖擊性能，傳統(tǒng)的方法是做實(shí)物試驗(yàn)，是一個(gè)“設(shè)計(jì)樣機(jī)測試再設(shè)計(jì)”的過程。利用有限元軟件對電子產(chǎn)品進(jìn)行仿真則可以彌補(bǔ)以上的不足，有限元仿真可以在產(chǎn)品樣機(jī)出來之前就對產(chǎn)品進(jìn)行仿真分析，對產(chǎn)品抗跌落性能有預(yù)先的了解，從而完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，節(jié)省研發(fā)費(fèi)用，增強(qiáng)市場競爭力。對比實(shí)際樣品的測試，計(jì)算機(jī)模擬不僅更經(jīng)濟(jì)省時(shí)，而且能提供更為全面的信息。手機(jī)跌落瞬間是結(jié)構(gòu)在很短時(shí)間內(nèi)在巨大沖擊載荷作用下的復(fù)雜動(dòng)態(tài)沖擊過程，對手機(jī)跌落進(jìn)行數(shù)值模擬，研究跌落沖擊載荷下結(jié)構(gòu)響應(yīng)規(guī)律。第1章 緒論 課題背景電子設(shè)備為人們提供了舒適、安全、方便的生活條件，豐富了人們的娛樂生活，其中許多設(shè)備在應(yīng)用時(shí)難免要處在強(qiáng)烈的振動(dòng)或沖擊環(huán)境下，這種環(huán)境能顯著地降低設(shè)備性能甚至引起嚴(yán)重?fù)p壞。在當(dāng)今競爭日益激烈的手機(jī)市場[1]中，如何降低生產(chǎn)成本，賺取最大利潤是生產(chǎn)廠家所一直追求的。我們通過跌落仿真試驗(yàn)可以極大的提高企業(yè)的研發(fā)能力和產(chǎn)品的競爭力，并且可以為企業(yè)減少意外的損失，保證和維護(hù)企業(yè)的運(yùn)營、銷售和信譽(yù)，為企業(yè)創(chuàng)造更大的利益。它們造成的危害主要有兩種：(1)設(shè)備在某一激振頻率下導(dǎo)致振幅很大的共振現(xiàn)象，最終因振動(dòng)加速度超 過設(shè)備所能承受的極限加速度而破壞；或者由于沖擊所產(chǎn)生的沖擊力超過設(shè)備的 強(qiáng)度極限而使設(shè)備破壞。設(shè)備破壞的原因，除了零部件的設(shè)計(jì)、制造和裝配質(zhì)量不合格等以外，主要是設(shè)計(jì)整機(jī)或零部件時(shí)，忽視了環(huán)境條件的嚴(yán)酷度對設(shè)備造成的影響，沒有充分考慮設(shè)備承受環(huán)境條件界限的能力，或是振動(dòng)和沖擊的隔離系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)所致。(2)陰極射線管電極變形、短路、折斷；或者由于各電極作過多的相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生噪聲信號，不能正常工作。(4)指示燈忽亮忽暗，儀表指針不斷抖動(dòng)，使觀察人員讀數(shù)不準(zhǔn)，視覺疲勞。 (6)電路中的安裝導(dǎo)線變形及移位使其相對位置改變，引起電路的部分參數(shù)變化，從而使電感、電容的耦合發(fā)生變化。(8)防潮和密封措施受到破壞。 (10)螺釘、螺母松開甚至脫落，并撞擊其他零部件，造成短路和破壞。在機(jī)械環(huán)境中，振動(dòng)將導(dǎo)致元件或材料疲勞損壞，而沖擊則是由于瞬時(shí)加速度很大造成元件損壞。尤其便攜式電子產(chǎn)品的使用日益普遍，其抗沖擊性能越來越受到關(guān)注。電子設(shè)備向人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲透，僅以電路性能作為評價(jià)其技術(shù)指標(biāo)的觀念將到挑戰(zhàn)。因此，電子產(chǎn)品的抗跌落性能越來越受到制造商的重視。這個(gè)過程耗費(fèi)了大量的人力、物力和時(shí)間，且此方法還受到產(chǎn)品尺寸的限制，有時(shí)可能因產(chǎn)品尺寸的關(guān)系而不能再關(guān)鍵部位布置傳感器，以致無法進(jìn)行試驗(yàn)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來，為了切實(shí)提高產(chǎn)品在意外跌落[3]時(shí)的可靠性，很多研究者對電子產(chǎn)品等的抗沖擊性能進(jìn)行了廣泛的研究。試驗(yàn)研究可以分為針對整個(gè)產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)研究和針對部件的實(shí)驗(yàn)研究兩種。實(shí)驗(yàn)通常在各實(shí)驗(yàn)室針對個(gè)別產(chǎn)品進(jìn)行；實(shí)驗(yàn)中用到的傳感器則多數(shù)為在電路板上貼應(yīng)變片和加速度傳感器，在撞擊平面安裝力傳感器來測量撞擊力；通常采用高速攝像機(jī)來觀測撞擊的過程。在進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，首先將被測部件以一定方式牢固地安裝 在沖擊試驗(yàn)機(jī)的載物臺(tái)上，然后使規(guī)定形狀、幅度和持續(xù)時(shí)間的脈沖作用到被測產(chǎn)品或部件上。對于產(chǎn)品的跌落試驗(yàn)，一個(gè)重要問題是跌落姿態(tài)的控制。Lucent公司貝爾實(shí)驗(yàn)室的Goyal和Buratynski 則利用類似跌落試驗(yàn)臺(tái)的裝置: 將樣品懸掛在試驗(yàn)臺(tái)上，使得樣品和試驗(yàn)臺(tái)同時(shí)下落，在試驗(yàn)臺(tái)碰到地面之前將樣品釋放，當(dāng)試驗(yàn)臺(tái)剛剛停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，樣品撞到試驗(yàn)臺(tái)上，因而樣品沒有足夠的時(shí)間改變沖擊姿態(tài)。最近，日本的 Yoshida Seiki公司推出一種專門針對便攜式電子產(chǎn)品的跌落試驗(yàn)機(jī)DT202,與新加坡國立大學(xué)的設(shè)計(jì)不同在于其固定系統(tǒng)使用一對壓縮空氣筆。另外，沈陽新樂精密機(jī)械公司的于治會(huì)、清華大學(xué)的李鴻儒、西安工業(yè)大學(xué)的袁艷等針對不同產(chǎn)品的跌落狀況，分析跌落原理并設(shè)計(jì)出了跌落沖擊試驗(yàn)臺(tái)。JEDEC推出針對便攜產(chǎn)品的電路板水平?jīng)_擊測試標(biāo)準(zhǔn)JESD22B111，統(tǒng)一規(guī)定了電路板尺寸，芯片的布局，測試板環(huán)鏈線路(daisy chain)的規(guī)格，和測試方法等等。隨著有限元分析軟件和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬測試已經(jīng)逐漸成為一種可以替代實(shí)際測試的研究方法。近幾年很多研究者介紹了用各種有限元軟件進(jìn)行電子元器件研究的方法。另有一些研究者對具體的產(chǎn)品跌落試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬分析。Low[9]等研究了迷你高保真音像設(shè)備在跌落沖擊下的瞬態(tài)響應(yīng)，數(shù)值模擬得到的加速度響應(yīng)與試驗(yàn)相比較為接近:Lim[10]等利用Abaqus/Explicit對尋呼機(jī)的跌落沖擊進(jìn)行了數(shù)值模擬；Ericsson公司的Zhu等通過模擬手機(jī)跌落的不同破壞模式，示范了各種分析模塊和技術(shù)，包括順序法(Sequential technique)、子模態(tài)法(Submode technique)等；Pan[11]等則對TET LCD顯示器進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值模擬，試驗(yàn)驗(yàn)證和包裝改進(jìn)的工作；同濟(jì)大學(xué)的李鵬忠分析模擬了UT斯達(dá)康小靈通手機(jī)在自由跌落環(huán)境下響應(yīng)[12]。理論研究方面己經(jīng)突破了原有的單自由度模型，并利用結(jié)構(gòu)沖擊動(dòng)力學(xué)的方法來研究。以上對于產(chǎn)品跌落實(shí)驗(yàn)的研究，主要著重于用有限元軟件進(jìn)行仿真，而沒有進(jìn)行后續(xù)的試驗(yàn)驗(yàn)證階段，或者是基于簡單的結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)來對有限元仿真進(jìn)行修正，這些都對整體的結(jié)構(gòu)分析帶來一定的局限，也給分析的結(jié)果帶來了一定的偏差。 本課題研究內(nèi)容 我們選用CAD造型軟件建立起了手機(jī)模型。最后我們利用有限元軟件ABAQUS對建立起的手機(jī)翻蓋模型進(jìn)行處理，并對手機(jī)的跌落試驗(yàn)進(jìn)行模擬仿真分析。這些數(shù)值和分析既可以讓我們對己有產(chǎn)品進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)其可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題并加以改進(jìn)，也可以將其應(yīng)用于新產(chǎn)品的開發(fā)上，從而得到在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最適合的產(chǎn)品造型和工藝參數(shù)。對于這類問題，往往需要借助于各種行之有效的數(shù)值計(jì)算方法來獲得滿足工作需要的數(shù)值解，這就是數(shù)值求解技術(shù)，他在實(shí)際工作領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。但從實(shí)用性和使用范圍來說，有限單元法則是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而被廣泛應(yīng)用的一種行之有效的數(shù)值計(jì)算方法。 有限單元法分析有限單元法[1314]（Finite Element Method）的基本思想最早出現(xiàn)于20世紀(jì)40年代初期，直到1960年，美國的克拉夫（）在一篇論文中首次使用“有限單元法”這個(gè)名詞。有限單元法的基本思想是將連續(xù)的結(jié)構(gòu)離散成有限個(gè)單元，并在每一個(gè)單元中設(shè)定有限個(gè)節(jié)點(diǎn)，將連續(xù)體看作是只在節(jié)點(diǎn)處相連接的一組單元的集合體；同時(shí)選定場函數(shù)的節(jié)點(diǎn)值作為基本未知量，并在每一單元中架設(shè)一近似插值函數(shù)以表示單元中場函數(shù)的分布規(guī)律，進(jìn)而利用力學(xué)中的某些變分遠(yuǎn)離去建立用以求解節(jié)點(diǎn)未知量的有限元法方程，從而將一個(gè)連續(xù)域中的無限自由度問題轉(zhuǎn)化為離散域中的有限自由度問題。有限單元法解題的一般步驟是：結(jié)構(gòu)離散化、選擇位移模式、建立平衡方程、求解節(jié)點(diǎn)位移、計(jì)算單元中的應(yīng)力應(yīng)變?？梢允庆o力學(xué)的或動(dòng)力學(xué)的問題，可以是溫度場或流場問題，可以是穩(wěn)態(tài)場或瞬態(tài)場問題，也可以是線性的或非線性的問題等等。目前國際上較大型的面向工程的有限元通用軟件主要有：ANSYS、NASTRAN、ASKA、ADINA、SAP、ABAQUS等。它包含了前置處理、解題程序以及后置處理，將有限元分析、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，已成為現(xiàn)代工程問題必不可少的有力工具。在這里，它也是本課題研究的基礎(chǔ)軟件工具。典型的ABAQUS應(yīng)用包括鍛造、擠壓、鐓頭、軋制、自由鍛、彎曲和其他成形加工手段。它不僅魯棒性好，而且易于使用。系統(tǒng)中集成了在任何必要時(shí)能夠自行觸發(fā)自動(dòng)網(wǎng)格重劃生成器，