模拟手机跌落过程
一、问题描述
模型文件：example.hm(模型见附件)
目标：模拟手机掉落到刚性地面上的过程，手机的跌落高度为0.8m。
采用单位：质量T；时间S；长度mm
分析手段：前处理工作在HyperMesh9.0中完成，运算提交采用LS-Dyna971。
二、有限元建模
1.手机部件的网格划分过程略
2.导入example.hm文件前，在Hypermesh中主菜单的Preferences下选择User Profile面板中选择LS-Dyna模板。
3.在impoer面板下hm model子面板中打开example.hm文件。
4.建立刚性地面的网格
①建立一个以Ground命名的Component，将其设置成Current component。
②在view面板中将当前视角设为Top，在tool面板下进入Translate面板，将translate面板改为如下内容：
③选择Housing最下端的一个节点，对其duplicate一下，然后沿y轴向下translate 1(mm)；然后将该节点分别沿x方向和z方向平移一定的距离，在平移的过程中记得对node进行duplicate操作，最终形成的四个点如下：
④在2d面板中进入planes子面板，将其内容修改为如下：
⑤选择之前建立的四个节点，然后Create一下，完成对地面的建模，return返回。
5.建立材料
①进入Materials面板，选择create子面板，为材料取名为PC-ABS，选择一种颜色，在card image中选择MA TL3，选择3号弹塑性材料，点击create/edit，并在Rho下输入数值1.14e-9(T/mm3)，设定弹性模量E为2600(MPa)，泊松比Nu为0.38，输入屈服应力SIGY为80(Mpa)，点击return退出材料编辑，如下图：
②以同样的步骤建立名为Alloy的材料，材料参数如上述材料属性表所述。
③仍在Materials面板，为材料取名为Rigid，选择一种颜色，在card image中选择MA TL20，选择20号刚体材料，点击create/edit，并在Rho下输入数值7.83e-9，设定弹性模量E为2.07e+5，泊松比Nu为0.3，点击CMO将其值设定为1，分别点击CON1和CON2，分别将其值设为7，点击return退出材料编辑，如下图：
6.建立Property
①进入Properties面板，选择create子面板，为Property取名为solid，选择一种颜色，在card image中选择SectSld，点击create/edit，如下图：
②在section编辑面板中，点击ELFORM，将其值设定为2，Solid单元用2号全积分公式，点击return退出，如下图：
③仍在Properties面板，选择create子面板，为Property取名为Shell2.0，选择一种颜色，在card image中选择SectShll，点击create/edit，如下图：
④在section编辑面板中，点击ELFORM，将其值设定为16，shell单元用16号积分公式；点击Nip，将Nip设为5，使壳单元具有5个积分点；点击T1，将其值设成2，使Shell单元的厚度为2（mm），点击return退出，如下图：
7.将properties分别赋予三个部件
①进入Component面板，选择update子面板，点击component，勾选housing，点击select；点击Card image，令Card image=Part；点击Material，令Material=PC-ABS；点击property，令property=solid，点击update，至此顺利将相应的材料和property赋给housing，如下图：
②同样的步骤，分别将Card image=Part，Material=PC-ABS，property=solid赋予Cover；将Card image=Part，Material=Alloy，property=solid赋予Battery；将Card image=Part，Material=Rigid，property=Shell2.0赋予Ground。
至此，有限元模型建模完成。
三、边界条件设定
1.定义接触
①为接触定义一个Part set，从Analysis面板中进入entity sets子面板，令name=contact_set，Card image=Part，将set type改为comps，点击comps，选择By collector，选中所有的Components，点击Create，如下图：
②顺便建立速度的Part set，仍在entity sets子面板中，令name=Velocity_set，Card image=Part，将set type改为comps，点击comps，选择By collector，选中除了Ground以外的所有的Components，点击Create。
③点击主菜单的Tools→Create Cards→*Contact→*Contact_AOTUMA TIC_SINGLE_SURFACE，在出现的对话框中令Name=contact，分别如下图所示：
④单击OK进入Contact编辑面板，点击FS，令FS=0.1；点击FD，令FD=0.05；点击DC，令DC=0.001；勾选AdditionalCards，点击SOFT，令SOFT=1，如下图：
⑤点击Return，进入interface中的Add子面板，点击slave下的按键，使之成为Sets；点击Sets，选择contact_set，点击select退出，点击Update，完成对Contact的定义，如下图：
2.定义跌落初速度
①点击主菜单的Tools→Create Cards→*INITIAL→*INITIAL_VELOCITY_GENERA TION，在出现的对话框中令Name=velocity，如下图所示：
②单击OK进入velocity编辑面板，单击PSID，勾选Velocity_set；单击Vy，将Vy的值改为-3960,点击Return退出，如下图：
至此边界条件设置完成。
四、输出控制
1.从Analysis面板进入到control cards子面板，点击Title card，输入drop test。
2.点击Return退出面板Title card子面板，点击CONTROL_CONTACT，进入CONTROL_CONTACT子面板，将卡片设置成如下图所示：
进入CONTROL_ENERGY编辑面板，将面板的内容设置成如下图所示：
4.点击Return退出CONTROL_ENERGY子面板，点击CONTROL_HOURGLASS，进入CONTROL_HOURGLASS编辑面板，令IHQ=1，QH=1。
5.点击Return退出CONTROL_HOURGLASS面板，点击next，点击CONTROL_TERMINA TION，进入CONTROL_TERMINA TION编辑面板，令ENDTIM=0.004（s），将求解时间定义为0.003秒。
6.点击Return退出CONTROL_TERMINA TION子面板，点击next，点击CONTROL_TIMESTEP，进入到CONTROL_TIMESTEP面板，将面板的内容设置成如下图
所示：
7.点击Return退出CONTROL_TIMESTEP面板，点击DA TABASE_BINARY_D3PLOT，进入DA TABASE_BINARY_D3PLOT编辑面板，令面板中的DT=1e-4。
8.点击Return退出DA TABASE_BINARY_D3PLOT子面板，点击next，点击
DA TABASE_OPTION，进入DA TABASE_OPTION编辑面板，将面板的内容设置成如下图
所示：
9.点击Return，退出DA TABASE_OPTION子面板，点击Return，退出control cards面板，完成输出控制项的设置。
10. 将模型save as为example_complete.hm。
至此，所有的前处理工作完成。
五、输出模型并求解
1. 输出example_complete.dyn文件，点击Apply按钮，如下图：
2.打开LS-Dyna971程序，点击求解开始按钮，弹出求解文件设置窗口，点击Browse…，将之前生成的Dyn文件写入到LS-Dyna求解器中，根据计算机的配置设置相应的NCPU和MEMORY，点击Run求解，如下图：
3.求解顺利结束后，打开LS-Prepost可以查看各手机部件上的应力、应变分布状况，速度、加速度曲线等，如下图：
手机的设计流程 用一个较简单的阐释，一般的手机设计公司是需要最基本有六个部门：ID、MD、HW、SW、PM、Sourcing、QA。 1、ID(Industry Design)工业设计 包括手机的外观、材质、手感、颜色配搭，主要界面的实现与及色彩等方面的设计。 例如摩托罗拉“明”翻盖的半透明，诺基亚7610的圆弧形外观，索爱W550的阳光橙等。这些给用户的特别感受和体验都是属于手机工业设计的范畴，一部手机是否能成为畅销的产品，手机的工业设计显得特别重要！ 2、MD(Mechanical Design)结构设计 手机的前壳、后壳、手机的摄像镜头位置的选择，固定的方式，电池如何连接，手机的厚薄程度。如果是滑盖手机，如何让手机滑上去，怎样实现自动往上弹，SIM卡怎样插和拔的安排，这些都是手机结构设计的范畴。繁琐的部件需要MD 的工作人员对材质以及工艺都非常熟识。 摩托罗拉V3以 13.9mm的厚度掀起了手机市场的热潮，V3手机以超薄为卖点，因为它的手机外壳材质选择十分关键，所以V3的外壳是由技术超前的航空级铝合金材质打造而成。可以这样说，特殊外壳材质的选择成就了V3的成功。 另外有个别用户反应在使用某些超薄滑盖手机的时候，在接听电话时总能感觉到手机前壳的左右摇动，这就是手机结构设计出了问题，由于手机的壳体太薄，通话时的扬声器振动很容易让手机的机身产生了共振。 3、HW(Hardware) 硬件设计 硬件主要设计电路以及天线，而HW是要和MD保持经常性的沟通。 比如MD要求做薄，于是电路也要薄才行得通。同时HW也会要求MD放置天线的区域比较大，和电池的距离也要足够远，HW还会要求ID在天线附近不要放置有金属配件等等。可想而知一部内置天线的设计手机，其制造成本是会较一部外置天线设计的手机贵上20-25%，其主要因素就是天线的设计，物料的要求与及电路的设计和制造成本平均都是要求较高一些。 通常结构设计师(MD)与工业设计师(ID)都会有争论，MD说ID都是画家，画一些大家做不出来的东西，而ID会说MD笨，不按他们的设计做，所以手机卖得不好。所以，一款新的手机在动手设计前，各个部门都会对ID部门的设计创意进行评审，一个好的ID一定要是一个可以实现的创意，并且客户的体验感觉要很好才
运用HyperMesh软件对拉杆进行有限元分析 1、1 问题得描述 拉杆结构如图1-1所示,其中各个参数为:D1=5mm、D2=15mm,长度L0=50mm、L1=60mm、L2=110mm,圆角半径R=mm,拉力P=4500N。求载荷下得应力与变形。 图1-1 拉杆结构图 1、2 有限元分析单元 单元采用三维实体单元。边界条件为在拉杆得纵向对称中心平面上施加轴向对称约束。 1、3 模型创建过程 1、3、1 CAD模型得创建 拉杆得CAD模型使用ProE软件进行创建,如图1-2所示,将其输出为IGES格式文件即可。
图1-2 拉杆三维模型 1、3、2 CAE模型得创建 CAE模型得创建工程为: 将三维CAD创建得模型保存为lagan、igs文件。 启动HyperWorks中得hypermesh:选择optistuct模版,进入hypermesh程序窗口。主界面如图1-3所示。 程序运行后,在下拉菜单“File”得下拉菜单中选择“Import”,在标签区选择导入类型为“Import Goemetry”,同时在标签区点击“select files”对应得图形按钮,选择“lagan01、igs”文件,点击“import”按钮,将几何模型导入进来,导入及导入后得界面如图1-4所示。 图1-3 hypermesh程序主页面
图1-4 导入得几何模型 (4)几何模型得编辑。根据模型得特点,在划分网格时可取1/8,然后进行镜像操作,画出全部网格。因此,首先对其进行几何切分。 1)曲面形体实体化。点击页面菜单“Geom”,在对应面板处点击“Solid”按钮,选择“surfs”,点击“all”则所有表面被选择,点击“creat”,然后点击“return”,如图1-5~图1-7所示。 图1-5 Geom页面菜单及其对应得面板 图1-6 solids按钮命令对应得弹出子面板
本科毕业设计说明书 扫地机的智能控制系统设计 SWEEPER INTELLIGENT CONTROLSYSTEM DESIGN 学院（部）： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 年月日
扫地机的智能控制系统设计 摘要 目前，各式各样的服务机器人越来越多应用于人们的生活中，从事着与人们生活息息相关的服务工作，极大地提高和改善了人们的生活质量。室内智能扫地机器人就是在这种背景下诞生的一种家庭服务机器人。室内智能扫地机器人的路径规划采用区域充满的规划方法，目标是在设定区域内寻找一条从始点到终点且经过所有可达点的连续路径。根据建立的扫地机器人平台，提出清扫机器人随机运动路径规划算法。机器人利用其上安装的红外传感器和摄像头来识别和感知房间环境，机器人开始以螺旋运动方式覆盖房间的空白区域，当遇到障碍物时，启动障碍物应对策略，通过计算机软件仿真和在房间环境中进行实验验证了该算法的有效性。 关键词：扫地机器人，单片机，环境识别，路径规划
SWEEPER INTELLIGENT CONTROLSYSTEM DESIGN ABSTRACT At present time,more and more various of service robots are designed and applied to people’s daily life.The application of these robots is promoting the quality of people’s life tremendously as they deal with the works related to people’s life closely.Indoor automatic cleaning robot is one of these service robots developed to help people to carry out the troublesome room cleaning work.The path planning algorithm of Indoor Automatic Cleaning Robot should spread over the room area using the area filling path planning algorithm to find a continuous path from start to end. A random moving path planning algorithm is put forward based on the platform. The cleaning robot identifies the room environment using the infrared transducer and the camera outfitted on its body.Moving in the spiral motion mode with the gradually enlarging radius,the robot begins to explore and clean the blank area.While it encounters obstacles like wall or furniture,it will start the strategy of dealing with obstacles.This algorithm is validated through computer simulation and robot experiment. KEYWORDS:cleaning robot,single chip microcomputer,environment identification,path planning
毕业论文 手机跌落仿真试验 摘要 本论文采用ANSYS/LS-DYNA中的DTM跌落模块对手机进行了跌落模拟。在模拟仿真中，首先在软件中建立了手机模型，然后通过有限元软件ANSYS/LS-DANA模拟了不同高度的手机跌落过程，得到了产品的应力、应变等动态特性，通过得到的数据，分析了跌落过程中手机的动态特性——跌落冲击过程中，应力、应变等情况的变化，发现手机受到跌落冲击时的薄弱或易损位置在跌落接触点处，并提出加装保护外壳或者改进材料性能的改进方案或手段。该结论对合理设计手机结构、包装手机及安全流通和使用提供技术支持。 关键词：跌落，有限元，ANSYS模拟，手机
Telephone drop simulation test ABSTRACT In this paper, we use the DTM fall Analog modules of ANSYS/LS-DYNA simulating the process. In the simulation experiments we first make a model of mobile telephone, then use the finite element software ANSYS/LS-DYNA simulate the drop experiment about different heights, and the dynamic characteristics of the product of stress, strain, etc. through the obtained data, We can analysis the fall Dynamic characteristics of mobile phones - changing the course of drop impact, stress, strain, etc., and Weak or vulnerable position found the phone being dropped in shock when dropped at the contact point, and proposed the installation of the protective housing or improved material performance improvement program or means. This conclusion is reasonable structural to design mobile phones, safe packaging circulation It is also useful to provide technical support. Keywords：Drop，FEM，ANSYS Simulate，Mobile Telephone
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1.2进行跌落模拟仿真分析的原因 “3C”产品（电视、手机、扫描仪、空调、计算机、电动工具等）在运输、装卸及使用过程中结构可能发生破坏。有接近80％的电子机构产品损坏来自于高速撞击，研发人员往往耗费大量的时间与成本针对产品做相关的品质验证，最常见的结构试验就是跌落和冲击试验，在工业发达国家，电子家电等产品传统的跌落试验越来越多地有计算机仿真来完成，这不仅显著地降低了产品开发费用和缩短了产品的开发周期，而且极大提高了企业研发能力和产品的竞争力。 传统的跌落试验有以下局限性： ? 必须要有原型机才能进行实验 ? 很难控制跌落冲击的边界条件 ? 检测装置固定方式的影响 ? 只能获得有限数据信息 ? 很难检测到产品内部的冲击特性 ? 很难观测到整个跌落冲击过程 而计算机模拟仿真通过建立产品的一个有限元模型，就可在计算机中很方便地进行各个方向的跌落分析，能在产品设计样机出来之前就得到结构的响应行为，检查产品的力学性能，预测失效，指导设计优化和验证。 1.3跌落实验和仿真所关心的设计问题 1．结构的冲击强度 设计的结构是否满足冲击强度设计要求，如LCD模组破裂、壳体开裂、电池盖脱落、各种联结失效等。 2．修正设计后的效果 根据上一次的跌落分析，对不满足冲击强度要求的设计进行修改，模拟验证修正设计后是否达到强度设计的要求。 3．关键部件的性能 对于关键的部件，它的使用功能在冲击力的作用下是否失效，例如部件所受到的应力是否超出部件材料的屈服极限。 4．包装材料是否能满足性能要求
对于包装吸能材料的设计是否达到了设计的要求，例如是否能够保证产品在运输过程中的冲击和跌落不会损伤包装里面的产品。 5．导致失效的真实原因 有时进行了各种改进的设计，但是还是不能满足设计要求，这时通过仿真分析和过程的显示可以发现产品失效的真实原因。 6．跌落过程的展现 完整展现整个跌落过程，显示接触和碰撞的机理。 在本文手机产品的跌落模拟仿真分析中，会对手机壳体结构在设计上是否满足电子产品的强度冲击要求进行确认，对关键部件的性能是否达到了强度冲击要求进行模拟验证，如不符合怎样进行修改再验证等等分析过程，最终还会展现完整跌落过程。 1.4跌落仿真分析在设计流程中的应用 跌落仿真分析可以完全融入到一个产品开发的整个流程，总体来说可以分为三个阶段。 1．概念设计阶段 在概念设计阶段可以针对概念设计进行仿真分析，从而在产品早期阶段发现问题，消除隐患。 2．结构设计阶段 一般说来，对于任何产品，有限元分析运用在结构设计阶段是最多的，这个阶段分析的结果数据不仅可以指导产品设计，在样机出来之前就可以消除一些设计缺陷，而且加快产品研发的进度，使产品能够更快更好的投放市场。 3．产品实验阶段 在样机出来后，可以结合样机实验，进行冲击强度校核，发现问题和解决问题，进行产品改进方案设计。
Hypermesh和Abaqus的接口分析实例（三维接触分析） In this tutorial, you will learn how to: ?Load the Abaqus user profile and model ?Define the material and properties and assign them to a component ?View the *SOLID SECTION for solid elements ?Define the *SPRING properties and create a component collector for it ?Create the *SPRING1 element ?Assign a property to the selected elements Step 1: Load the Abaqus user profile and model A set of standard user profiles is included in the HyperMesh installation. They include: RADIOSS (Bulk Data Format), RADIOSS (Block Format), Abaqus, Actran, ANSYS, LS-DYNA, MADYMO, Nastran, PAM-CRASH, PERMAS, and CFD. When the user profile is loaded, applicable utility menu are loaded, unused panels are removed, unneeded entities are disabled in the find, mask, card and reorder panels and specific adaptations related to the Abaqus solver are made. 1. From the Preferences drop down menu, click User Profiles.... 2. Select Abaqus as the profile name. 3. Select Standard3D and click OK. 4. From the File drop down menu, select Open… or click the Open .hm file icon. 5. Select the abaqus3_0tutorial.hm file. 6. Click Open. Step 2: Define the material properties HyperMesh supports many different material models for Abaqus. In this example, you will create the basic *ELASTIC material model with no temperature variation. The material will then be assigned to the property, which is assigned to a component collector. Follow the steps below to create the *ELASTIC material model card: 1. From the Materials drop down menu, select Create. 2. Click mat name = and enter STEEL. 3. Click type= and select MATERIAL. 4. Click card image = and choose ABAQUS_MATERIAL. 5. Click create/edit. The card image for the new material opens. 6. In the card image, select Elastic in the option list.
Test specification Test name DROP TEST FOR UNPACKED APPARATUS Evaluate the shock resistance of an apparatus unpacked to resist a series of drop tests.评估无包装的仪器的耐震强度来进行一系列下落测试
1. STANDARD标准 This test is according to the standard NFC 20 732 equivalent to the standard CEI 68-2-32 此测试根据等同于标准cei68-2-32的标准nfc20732 2. PRINCIPLE原理 The test samples suffer 14 successive drops with different angles on a pinewood board. 测试样品满足14次连续不同角度下落在松木板上 3. DIRECTIONS FOR USE :使用方向 3.1 Test surface测试表面 Pinewood board of 5 cm thickness 5cm厚度的松木板 3.2 Dropping height下落高度 The height shall be measured from the part of the specimen nearest to the test surface, when the specimen is suspended prior to letting it fall. It’s 1.5 m 当样品悬挂好时,下落高度应从最靠近测试表面的样品的部分来测试 3.3 Method of release释放方法 The method of releasing the specimen shall be such as to allow free fall from the position of suspension, with a minimum of disturbance at the moment of release. 释放样品的方法应是伴随释放时扰动的最小值,从悬挂处自由落体 3.4 Initial measurements首次测试 The specimen shall be visually examinated and electrically and mechanically checked. 样品外观要检查,电力方面和机械方面也要检查 Points to check : ?Switch on and off the mobile开关手机 ?All buttons/keys are functioning.所有的按钮都要检查是否能使用 ?Transaction with SIM card处理sim卡 ?Check that all the pixels are functional (Use the specified function of the software for this test. Example for BE1 and BE3, type 000000* then choose the function “checker”). 检查所有像素[使用供测试用的专门软间,比如be1,be3] ?Check the communication检查通讯
基于HyperMesh/Ls-Dyna的手机跌落模拟仿真的解析 作者：Simwe 来源：发布时间：2011-12-15 【收藏】【打印】复制连接【大中小】我来说两句：(0) 逛逛论坛 1.1 HyperMesh/Ls-Dyna软件简要介绍 当有限元方法应用于实际问题的分析时，方便、快捷地得到可靠的结果，无疑是共同的目标。因此分析过程的有效性和结果的可靠性成为有限元方法的两大核心问题，其中涉及合理的有限元模型的建立，恰当的分析方案和计算方法的选择，以及对计算结果的正确解释和处理三个方面，这些在本文后面的内容中都有详述。由于基于有限元的手机跌落模拟仿真分析是手机耐撞设计与改进的重要方法和手段，因此，如何保证仿真的精度和正确性以及提高仿真效率对于其工程应用至关重要。一般说，仿真的精度与正确性与两个因素有关，第一个因素是有限元模型建立的精度，第二个因素是有限元仿真软件的核心计算算法。仿真的效率也与两个因素有关，第一个因素是有限元模型网格精度的控制，第二个因素是仿真过程中适当的求解控制。因此，下面将简要介绍一下本文项目进行模拟仿真求解时所选择模拟仿真软件的一些特点。 由于有限元技术的特点，使得有限元软件的前后处理软件成为一个相对独立而又十分重要的部分。目前，在国际上被认可的前后处理软件包括Altair公司的HyperMesh、MSC公司的Patran、EDS公司的FEMAP、SamTech公司的Samce/Field、CAE-Beta公司的ANSA、CFDRC公司的CFD-GEOM和Ceetron公司的GLview Pro和CEI公司的EnSight等软件。在一般情况下，相关的前后处理软件都与比较通用的CAD软件具有良好的接口，同时也可与众多的有限元求解软件相结合，以便于用户更快、更方便地解决一些问题。 HyperMesh是一款高效率的有限元前后处理软件，能够建立各种复杂模型的有限元和有限差分模型，与多种CAD和CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能。HyperMesh 是一个针对有限元主流求解器的高性能有限元前后处理软件，工程设计人员可以在一个极佳的交互式可视环境下对多种设计条件进行分析。HyperMesh的图形用户界面易于学习。其先进的后处理工具可以方便地显示复杂地模拟结果，并使之易于理解。下面简要介绍一下HyperMesh软件本身的强势。 LS-DYNA软件是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（140多种材料动态模型）和接触非线性（50多种）程序[8]。它以Lagrange算法为主，兼有ALE和Euler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流固耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能（如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成型后的回弹计算）；是军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。 由于软件本身发展的历史原因，无论是从单元库和材料模型上，还是从接触类型和算法上，其都非常适合求解电子产品所涉及到的模拟仿真问题。 通过上面关于两个软件的陈述，可以说本文选择的两个联合求解软件可谓是强强联合，因为它们在各自的应用领域都是非常著名的并得到了许许多多国际化大公司的认可，这样的选择不仅能够提高计算精度，而且也减少了计算成本，达到资源优化的目的。
螺栓预紧结构用Hypermesh 做接触实例 在很多场合，要将若干个零件组装起来进行有限元分析，如将连杆与连杆盖用连杆螺栓连接起来，机体与气缸盖用螺栓连接起来，机体与主轴承盖连接起来。如何模拟螺栓预紧结构更符合实际情况，是提高有限元计算精度的关键。 螺栓+螺母的连接与螺钉的连接有所不同，螺栓+螺母的连接方式比较简单，可以假设螺母与螺栓刚性连接，由作用在螺母上的拧紧力矩折算出作用在螺栓上的拉伸力F ，将螺杆中间截断，在断面各单元的节点上施加预紧单元PRETS179，模拟螺栓的连接情况。 对于螺钉（双头螺栓）连接有些不一样，螺钉头部对连接件1施加压应力，接触面是一个圆环面，但栽丝的一端，连接件2受拉应力。一种方法是在螺纹圆周上施加拉力，相当于螺纹牙齿接触部分，而且主要在前几牙上存在拉力，如第一牙承担60~65%的载荷，第二牙承担20~25%的载荷，其余作用在后几牙，但因螺纹的螺距较小，一般为1.5~2mm ，而单元的尺寸为3~4mm ，因此可以假定在连接件2的表面的螺纹圆周节点上施加拉力。另一种方法是在连接件2的表面的整个螺纹截面的所有节点上施加拉力，这样可能防止圆周上各节点上应力过大，与实际情况差别较大，应为实际表面圆周各节点只承受60~65%的载荷。比较好的处理办法是在连接件的表面单元的圆周节点上施加70%的载荷，在第二层单元的圆周节点上施加30%的载荷，但操作比较麻烦。 随着连接件1、2的内部结构和刚度不同，以及连接螺钉的个数和分布的不均匀性，连接件1、2表面的变形不一致，产生翘曲，使表面的节点有的接触，有的分离，而导致接触面的应力分布和应变分布不均匀，因此需用非线性的接触理论来讨论合件的应力问题。 若不考察螺栓头部与连接件1表面的变形，可用将螺栓与连接件1用一个公共面连接，作为由两种不同材料的构件组成一个整体。螺钉（双头螺栓）与连接件2也用这种方法处理。 图1是一个简单的螺钉连接实体模型。图2是用hypermesh 划分网格后的模型。 图1 实体模型 图2 网格模型 该模型由三个零件组成，连接件1（蓝色）、连接件2（橙色），螺钉（紫红）。 1. 建立实体模型 在PRO/E 中建立三个零件模型，见图3、4、5，并组合成合件（见图1）。
基于跌落冲击的手机有限元分析模型的建立 将CAE仿真技术运用于手机从概念设计到细致设计的过程，能在设计的初期阶段预测整个产品和各个零、部件的设计要求是否符合国家对电工电子产品的环境试验的标准规定。而自由跌落作为通讯产品手机环境试验的一个重要试验项目，其属于实物试验，多在产品开发后期进行。运用有限元仿真技术可在手机模型设计初始、实物样机制造出来之前进行自由跌落响应分析，能够有效地发现设计缺陷。以下相关具体内容是以运用HyperMesh/L s-Dyna软件进行手机跌落模拟仿真分析为前提，其相关具体内容为作者个人在该课题分析过程中所得到的心得和体会，其中有的是作者花费了大量的时间和经历自己通过计算机模拟所得到的参数数据；有的是通过搜集国外的最新的相关资料经过验证和总结整理得出的，具有非常重要的参考价值。 1．手机有限元模型中单元类型的选择 一般来说，没有进行大量简化的手机有限元模型有大约50－70个零件，单元数大约为200K－300K左右。基于手机模型的特点，LS-DYNA软件中几乎所有的单元类型都被用上了，四面体单元用在那些要花费大量的时间和精力才能完成网格划分的实体模型上，但是尽量不要使用，否则尽量选择4节点或者16节点的四面体单元（特别对想要模拟零件弯曲变形情况的时候）；六面体单元和五面体单元一般都用来划分相对简单的几何模型（特别对于那些处于复杂应力状态下的零件）；对于壳体模型推荐用薄壳单元和厚壳单元来划分，对于薄壁零件推荐用薄壳单元，对于那些壳体零件粘附在一起的推荐多用厚壳单元来模拟；梁单元能够用来对简化后的电子元器件的焊脚连接进行模拟；刚性单元被大量的应用在零部件的连接中，例如：螺钉连接和卡扣连接；弹簧连接也是很有用的，它能够模拟两个零件之间存在预紧力的连接。 这里对手机模型中的各种零件给出推荐的单元类型选择，Ke ypad－六面体单元；Lens-六面体单元；Front housing、Rear h ousing and B-cover－薄壳单元；LCD module－薄壳单元、厚壳单元以及六面体单元；PCB and populations－六面体单元以及薄壳单元；Battery－六面体单元；Antenna－六面体单元或者薄壳单元，其他的一些附属零件可以参考以上给出的零件单元类型的选择来进行网格划分。 2．基于跌落冲击的手机塑胶外壳失效预测研究中手机其它零部件对外壳的影响 Keypad是手机的零部件当中一个重要的模组，它一般也由
第五届“创形杯”力学结构优化创意设计大赛竞赛规程 一．竞赛内容： 在科技高速发展的现代社会，电子产品的制作越来越精细，对物理安全性能的要求也越来越高。以智能手机为例，其在出厂前都会接受抗摔性测试（大多是在1.5m高度，20mm厚的大理石地板上进行6面自由跌落试验），由于测试环境的特制性，一般都能够通过，但在日常使用中却面临各种真实随机的跌落破碎隐患，尤其是电子屏。如何保护电子产品免受跌落破损风险，是大家比较关心的话题。此次竞赛就是鼓励同学们设计出合理的力学结构，探求最佳的电子产品跌落保护模型。 参赛队利用组委会统一发放的规则物块（模拟电子产品）和2片钢化膜，利用计算机3D建模软件设计一个合理的力学结构并使用仿真软件进行模拟仿真与优化，再利用3D打印技术打印出实体模型。除此之外不得使用其它任何材料。利用该实体模型的保护，使粘贴在物块上的钢化膜在一定高度跌落后仍不损坏。参赛队可选择从一级跌落高度、二级跌落高度、三级跌落高度三个高度进行试验。若跌落后钢化膜损坏，则竞赛无成绩。试验进行前一天，参赛队还需提交一份报告，报告要求包含设计依据、设计图和模拟仿真结果。实体模型由同型号的3D打印机统一打印，材料为聚乳酸（PLA）。钢化膜的尺寸、规则物块的尺寸和重量、跌落高度等具体信息将在报名结束后向各参赛组公布。 二．制作规则： 1、构件可拼接，举办方提供502胶水用于粘接防水； 2、3D打印机打印构件最大尺寸150mm × 80mm × 80mm，且每组只有三次打印机会。 3、其他未尽事项将在培训时统一解释说明。 三．评分标准： 1、保护能力评判：以落地后钢化膜无任何损坏且实体模型模型也无损坏者为优，满分40分。由评委现场评分。 2、质量评判：以实体模型质量轻者为优，满分20分。由评委现场评分。 得分= 其中，M i为该模型的质量，M max为所有成功模型中质量的最大值，M min为所有成功模型中质量的最小值。 3、报告评判：以使用模拟仿真软件进行结构优化且对设计依据进行充分描述者为优，
手机跌落仿真试验毕业论文 目录 引言 (1) 1.1课题研究的意义 (1) 1.2 国内外发展研究状况 (1) 1.2.1 国内研究发展状况 (1) 1.2.2 国外研究发展状况 (3) 1.3 本文的研究内容 (4) 1.4 本文采用的方法 (4) 2跌落及软件介绍 (5) 2.1 跌落相关 (5) 2.1.1跌落试验的目的 (5) 2.1.2跌落影响因素及选择 (5) 2.1.3跌落试验原理及步骤 (5) 2.2 有限元及其软件LS-DYNA介绍 (6) 2.2.1有限元方法 (6) 2.2.2 LS-DYNA发展概况 (7) 2.3.2LS-DYNA分析能力 (7) 2.4 本章小结 (7) 3 手机跌落过程的仿真模拟 (9) 3.1 手机结构及建立手机模型 (9) 3.2手机模型参数设置 (12) 3.2.1 指定单元类型 (12) 3.2.2 创建实常数 (13) 3.2.3 材料属性的定义 (13) 3.3 网格划分、定义约束、施加载荷和其它设置 (15) 3.3.1网格划分 (15)
3.3.2定义约束 (16) 3.3.3 跌落设置 (18) 3.4 求解以及结果分析 (19) 3.4.1 求解 (19) 3.4.2不同高度跌落模拟对比 (23) 3.5 本章小结 (24) 4 结论与展望 (25) 4.1结论 (25) 4.2展望 (25) 参考文献 (27) 致谢 (29)
引言 1.1课题研究的意义 在手机流通运输过程中，必然会受一些外部条件的影响，同时在消费者使用手机的过程中也可能会因为某些原因而发生跌落或者碰撞冲击，这些撞击会使手机的运动状态在极短时间内发生急剧的变化，从而可能导致手机的损坏。对于易损，高精度的手机来说，在流通过程中如果没有合理的包装，就会出现很高的破损率，这对于生产厂家和个人消费者来说都是相当不愿意看到的，造成的经济损失不言而喻。 据统计，跌落冲击是各种冲击环境中最为强烈的，而由此引发的损害也是手机在运输，使用过程中的最主要失效形式。为了便于装卸、运输和储存，也为了避免在产品受到冲击降低或丧失其使用价值，对产品受到冲击后的反应研究也就很有必要，以通过它对产品进行合理的包装，最大限度的保证产品的安全。 由于跌落作用的时间非常短，实验操作也不易控制，而测量到的物理量也非常有限，但随着计算机软件和硬件技术的发展应用，许多仿真软件被用来解决这一问题。在产品设计阶段进行模拟分析，可以直观动态的演示整个跌落过程以及各种物理量的变化，得到比实验更为精准，全面的数值数据。且仿真实验费用低，时间短，建模时间相对于制造样品大大缩短，同时开发的经验可以作为新的技术对于以后的设计可以起到避免走弯路和加快开发的作用。 在这样的大背景下，手机跌落仿真实验就变得很有必要且很有意义。通过仿真实验模拟得到的数据。结合不同工艺参数，设计出合理的产品结构以及包装，可以对手机的安全流通以及使用提供一个技术支持。 1.2 国内外发展研究状况 1.2.1 国内研究发展状况 2003年，李鹏忠，张为民等人[1]采用CA E技术仿真手机环境的自由跌落响应，基于I-DEAS软件系统，采用了针对此类复杂结构的离散化方法-分区法，成功地进行了手机装配体有限元网络划分。并对手机自由跌落试验后的响应进行了仿真，然后对仿真结果进行了分析。
HyperMesh梁单元与壳单元的混合建模 本文根据工程实例,应用有限元软件HyperMesh 11、0进行梁单元与壳单元的混合建模,并在其中详细论述,梁单元在与壳单元混合建模的过程中如何对梁单元进行偏置处理,保证梁单元与壳单元的所有节点完全耦合。 在焊接工艺中,梁单元与壳单元的使用可以大大提高整体焊接结构的抵抗变形能力,避免单独使用壳单元时强度与刚度的不足。HyperMesh软件中提供了大量标准梁的截面,也可以通过实际应用需求单独创建梁截面。 在1D面板中点选HyperBeam选项,如图1所示。 图1 1D面板中的HyperBeam选项 HyperBeam中提供了大量的梁截面,如图2所示。 图2 HyperBeam下的各种梁截面 图2中红色箭头所指的就是各种标准梁截面的属性,包括H型梁,L型梁,工型梁等等。可以根据实际需求进行选择,而且可以自己独立进行尺寸编辑。图2中的shell section可以建立独立的壳截面,solid section可以建立独立的实体截面。在建立完成各种梁的截面属性之后,可以通过edit section进行梁截面属性的修改。
以上主要介绍了1D梁单元的使用情况,下面将根据工程实例对壳单元与梁单元的混合建模进行详细的介绍。图3就是梁单元与壳单元焊接之后的三维图,图4就是图3中梁单元以1D显示的情况。二者之间的切换功能键如图5所示。 图3 梁单元与壳单元焊接之后梁单元以3D显示 图4 梁单元与壳单元焊接之后梁单元以1D显示 图5 梁单元1D与3D之间的切换功能键
下面介绍梁单元的具体创建方法,不再讲述壳单元的建立方法。首先建立Beam Section,在软件左侧右键create--Beam Section,在出现的对话框窗口中对Bean进行命名。具体的过程如图6所示。 图6 Beam的建立过程 之后进入1D--HyperBeam面板,选择Standard section选择Standard Channel面板,打开面板后对各个参数进行修改,如图7所示。左侧的红色框内的区域就是进行具体尺寸的修改,修改的结果会以直观的形式显示在图形界面中,右侧的红色方框就是梁界面的各个力学参数。注意梁的方向,梁的长度方向就是X 轴,图形中的就是梁的Y轴与Z轴。在梁的方向的选取过程中Y轴为第一方向。 图7 梁的各个参数的修改 之后建立梁的属性,同样在软件左侧位置右键创建属性,弹出属性创建的选项卡片,在Type中选择1D,在Card image中选择PBEAM,单击确定按钮,如图8所示。
华东交通大学理工学院 本科生毕业设计（论文） 开题报告 题目：16路单片机无线抢答器设计 分院：电气与信息工程分院 专业：通信工程 班级：通信2010-2 学号：20100210420202 姓名：熊瑶 指导教师：杨威 填表日期：2014 年 2 月17 日
一、选题的依据及意义： 在当今大众传播的新时代，中央电视台，地方电视台都推出了一批深受观众喜爱的互动抢答节目，比如《开心辞典》、《幸运52》，在这些节目中，我们可以看到，不论是抢答还是答题，都是非常公平公正的。多位参赛选手在听完主持人的问题后，多人进行抢答，那么是什么让主持人可以明确的判断出哪位选手抢到了答题权，这完全归功于抢答器的功劳。我们回想从前，主持人让选手通过举答题板的方法来判断选手的答题权，但是在某种程度上，会因为主持人的主观意识判断错误，而让游戏出现了不公平。也正是因为如此，我们开始研究抢答器，这种数字抢答器可以杜绝人为因素的影响，实现抢答器公平公正的原则。不单操作简单，而且非常经济试用。 二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）： 抢答器目前广泛使用在学校，电台和企业单位等组织的简单文体娱乐活动中，但是在市场上，存在少量的设备可以给我们选择，有的产品过于复杂，不符合比赛的要求，同时价格也很昂贵，从而就浪费了；有的设备又过于简单，不能达到大型比赛的需求。为了达到操作简单而且经济实用的，我们考察了国内的众多成熟的产品的研发方向，工艺设备，技术应用和趋势对于提升产品技术的规格，提高市场竞争都是十分重要的。目前市场上抢答器种类繁多，功能也各异，价格差异那更别说有多大。 目前市场上的抢答器大都是可以判断出抢答成功和选手的号码，无法显示出每一个抢答选手所用的时间，这样，每次都会自己感觉自己抢的比别人快，但是主持人却把成功给了别人，这样就存在很多不公平性，自从市面上推出了一种可以将每个抢答器的抢答时间都自动排列出来，精度可以高达到0.0000001秒的抢答器后，让整个抢答游戏充满了更多的公平与娱乐性。而且现在这种抢答器是采用单线连接的方式。我们知道，抢答器每组都需要一条线，12组就需要12根线，但是如果使用单线连接的方式，那么就可以解决布线复杂的问题，而且可以使整个布线都看起来相当的美观。 单片微型计算机, 简称单片机, 是微型计算机的一个分支。它是在一块芯片上嵌入了CPU、RAM 和ROM 存储器、I/O 接口等构成的一种微型计算机。因为它主要用于工业测控领域, 所以又被称为微控制器或嵌入式控制器。单片机的核心是中央处理器CPU。用超大规模集成技术把CPU 集成在一块芯片上,这样我们把它称为微处理器。微处理器、微控制器和微型计算机三者的关系十分密切。单片机与微处理器存在很多的不同。微处理器运算速度快、数据分析与处理能力强、容量存储大，它的接口界面也是为了满足外设和网络接口而设计的。然而单片机则是从工业测控对象、环境、接口特点出发, 向着增强控制功能、提高工业环境下的可靠性、灵活方便的构成应用计算机系统的界面接口的方向发展。所以单片机有他自己的特点。 张立科.单片机典型模块设计实例导航.北京,人民邮电出版社 2004.这本书以单片机的功能为模块，以外围器件、相关电路设计的实际应用为内容，以实例问答的方式向读者介绍了如何将单片机硬件、程序和外围器件的选择合理地实施在项目开发中去。主要内容是单片机中断和定时器的使用、单片机的输入/输出、单片机的数据采集功能以及单片机的算法和信号处理等知识。 何立民.单片机应用技术大全.北京：北京航空航天大学出版社，1994.文中讲到“自从1971年出现了微处理器后不久，就出现了单片机，但只是一位的单片机。1976年Inter 公司推出了8位的MCS-48系列的单片机，为单片机的发展奠定了坚实的基础。到80年代末，世界各地已相继研制出大约50个系列3000多个品种的单片机产品。继8位单片机之后，又出现了16位的单片机，随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8