HyperWorks+Abaqus联合仿真:摄像头模组跌落可靠性深度分析

图片

一、基于模组跌落可靠性分析仿真流程


首先我们来明确下做(模组)跌落仿真的目的,也就是为啥要做:

  • (1)能够清晰的将跌落过程复现,以便我们来研究一些机理。
  • (2)不同客户要用的零部件不同,要快速给客户评判组合是否合理。通过仿真得出,结构设计带来的一些缺陷,提前预估、评判,加以改进。
  • (3)当我们采用新的胶水以及新的材料时,验证可行性,譬如粘结力是否足够,会不会开胶。
  • (4)通过实际跌落实验数据,不断完善仿真参数以及结构。能够快速的通过仿真模拟来评判结果。
  • (5)缩短新产品开发周期,为企业带来实际效益


1、模组跌落分析对象

如果说手机拉近了人与人的距离,缩短了地球的距离。作为采集数据对外交流的摄行头(模组)的低位显得举足轻重。


图片

图一模组结构爆炸图


模组结构从上到下依次为:

镜头保护膜、镜头、马达、蓝玻璃、Holder、传感器、以及板子(FPC、PCB)、连接器和相互连接的胶水。由于涉及到材料非线性、接触非线性、几何非线性,同时考虑到时间成本我们采用ABAQUS显示动力学来分析跌落问题。


2、模组跌落仿真流程

(1)简化模型

一颗模组外表虽小,但其内部十分复杂,在仿真前我们需要将螺栓相关部件删除掉,用节点耦合的方式来提替代。马达部分也会将簧片等和马达本体考虑为一体,涉及到的小的沟槽、孔洞一般都会简化或者移除。


图片


图二模组详细结构图


(2)网格划分

模组零件简化后,在20个左右。总体原则我们能划分六面体就不去划分四面体,像镜头,支架结构复杂的就得考虑四面体。网格数量、质量,尤其是最小单元尺寸直接影响求解时间的数量级。

图片

图三 模组网格划分图


(3)材料设定以及属性赋予

  • 1)普通线弹性材料
  • 2)合金塑性材料
  • 3)胶粘材料

材料设定分以上三类,在HyperMesh、ABAQUS设置均可。但是HyperMesh材料设定基于卡片形式,不容易找到,Abaqus材料属性、损伤准则以及失效判据可以清晰快速找到并设定。设置胶粘材料同时对单元属性、划分层数、以及输出均有极高的要求。

通常我们要做六面体、一层单元、设定单元删除,后处理设定标准刚度退化。截面属性可以设定胶粘厚度。必须基于胶和相邻部件的绑定接触设置。

图片

图四、材料设定


图片

图五 截面属性设定


(4)接触设定

  • 1)通用接触
  • 2)绑定接触
  • 3)胶粘接触

图片

图六 接触属性设定

 

(5)边界条件设定

  • 1)末速度
  • 2)重力加速度
  • 3)地板约束

图片

图七 边界条件设定

(6)载荷步设定

图片

图七 载荷步设定


(7)输出设定

图片

图七、输出场/历史输出场设定


(8)后处理

后处理我们用HyperView调取Abaqus的odb结果文档,输出相应的目标变量。如:

  • 1)BG、sensor的应变
  • 2)金线的塑性
  • 3)整个跌落动画
  • 4)撞击过程玻璃与holder的距离
  • 5)金线与holder的距离
  • 6)金线有没有相互撞击的动画以及距离


图片

图八、HyperView后处理


综上,为模组跌落的整个分析过程,其中还有诸多注意事项,例如:

  • (1)简化后模组的质量如何和实际相符;
  • (2)中途网格畸变通过Job Diagnostics来检查;
  • (3)金线的塑性如何输入到Abaqus中;
  • (4)如何设定材料的损伤失效;
  • (5)胶粘单元和胶粘接触的区别。
  • (6)单元间如何设定胶粘属性


注意此流程以及逻辑可以搬用到任何跌落冲击、胶粘失效、金属拉升断裂仿真。


接下来,给大家分享一些我在电子产品跌落仿真经验和注意事项。



二、电子产品跌落仿真的注意事项


1、模型是否精确

在完善的公司里,三维设计和仿真时分开的。所以我们拿到的三维模从设计工程师、客户手中拿过来的。

这个时候多数情况下,我们是没有办法直接拿来做仿真模拟的。我们采取的办法有两种:

  • 方法一:返给交付的人员让他们重新修改,当然我们仿真工程师要对具体结构阐明需要修改的理由,比如有间隙、有重叠。
  • 方法二:我们自己用三维建模软件来修改,比如UG、preo、spaceclaim。当然我喜欢直接放到HyperMesh进行修改。我们采用删除实体、查看自由边、填补破面、压缩不想要的边线等方式来简化改进模型。


2、网格质量是否合理

一颗模组零件多而且小,涉及到金线的时候只有几个um,造成我们网格尺度比较小。我们的原则就是能画六面体的一定要六面体,比如PCB板、元器件、各种胶水。

当然像Lens、MTM(镜头、马达)这类复杂的几何造型,我们就是用四面体来模拟。六面体一般不会有网格质量问题,长宽比、坍塌比、最小变、翘曲等等都会对仿真结构有影响。

为了防止出现计算中途网格畸变造成计算失败,我还是愿意稍微多花一点功夫来划分网格以及检查网格质量。

3、本构方程的精确、参数设定的准确

材料的确是个重要的问题,同时也是个麻烦的问题,这些参数去哪里找?百度吗?太天真了,如果百度就能得来参数,那准确度你敢相信么?

材料参数,来源有两个,一是和厂商要,二是自己上相关材料网站找。这里预置一个彩蛋,课程中我会送给大家一个软件,用来从准确定义本构的图片中获取准确的数值。

有了准确的本构数值还是不够的,你要清楚ABAQUS里边相关的力学行为设定、线性、塑性、损伤、失效以及输出。这块建立不准确或者说用的不准确,结果也是一样的不准确。那么这些参数具体含义是什么?又该怎么设置呢?




手把手带你搞定以下技能

① 几何清理;② 网格划分;③ 材料属性;④ 接触生成;⑤ 载荷及约束;⑥ 求解设置;⑦ 变量输出;⑧ 后处理,⑨ 结果评价

基于HyperWorks与Abaqus联合仿真18讲,

以摄像头模组跌落仿真为例,是一线工程师倾情打造,最懂你的仿真知识,从此爱上仿真,爱上有限元!


图片

图九 前处理网格图


图片

图十模组网格图


图片

图十一ABAQUS模型树


图片

图十二位移变化图


图片

图十三 蓝玻璃应变图

免责声明:本文系网络转载或改编,未找到原创作者,版权归原作者所有。如涉及版权,请联系删

QR Code
微信扫一扫,欢迎咨询~

联系我们
武汉格发信息技术有限公司
湖北省武汉市经开区科技园西路6号103孵化器
电话:155-2731-8020 座机:027-59821821
邮件:tanzw@gofarlic.com
Copyright © 2023 Gofarsoft Co.,Ltd. 保留所有权利
遇到许可问题?该如何解决!?
评估许可证实际采购量? 
不清楚软件许可证使用数据? 
收到软件厂商律师函!?  
想要少购买点许可证,节省费用? 
收到软件厂商侵权通告!?  
有正版license,但许可证不够用,需要新购? 
联系方式 155-2731-8020
预留信息,一起解决您的问题
* 姓名:
* 手机:

* 公司名称:

姓名不为空

手机不正确

公司不为空