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、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。
图三 模组网格划分图
(3)材料设定以及属性赋予
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。
图四、材料设定
图五 截面属性设定
(4)接触设定
图六 接触属性设定
(5)边界条件设定
图七 边界条件设定
(6)载荷步设定
图七 载荷步设定
(7)输出设定
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:
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:
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:
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?
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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,
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图九 前处理网格图
图十模组网格图
图十一ABAQUS模型树
图十二位移变化图
图十三 蓝玻璃应变图
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