CAE仿真告訴你：手機扭轉(zhuǎn)會不會變形報廢
手機是如今人們生活的必須產(chǎn)品，幾乎在大街小巷中都可以看到人人一部手機，而且手機內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，堪稱一部微型電腦，其更輕更薄更大屏的發(fā)展趨勢，需對手機的內(nèi)部空間進一步壓縮，這對其設(shè)計提出了嚴(yán)峻的考驗。各主流手機品牌廠商均已引入CAE仿真，并將CAE仿真結(jié)果作為產(chǎn)品設(shè)計中必要的設(shè)計依據(jù)，CAE仿真作為產(chǎn)品設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)已從產(chǎn)品“事后驗證”逐漸發(fā)展到“CAE引領(lǐng)、指導(dǎo)設(shè)計”。
智能手機朝大屏和超薄方向發(fā)展的同時,手機整體的扭轉(zhuǎn)強度顯著降低,極易導(dǎo)致手機受外力作用出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形、角部起翹等現(xiàn)象。元王依托十余年的CAE技術(shù)背景和工程經(jīng)驗，運用有限元分析方法，協(xié)助手機廠商在手機設(shè)計階段對手機的扭轉(zhuǎn)強度進行評估，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷并進行優(yōu)化設(shè)計，有效解決大屏超薄手機的扭轉(zhuǎn)變形問題。以下為元王為某手機企業(yè)進行的整機扭轉(zhuǎn)分析案例。
分析背景：
手機整機扭轉(zhuǎn)，手機兩端夾持15mm，扭矩2000N.mm。
工況
失效準(zhǔn)則
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部件 |
失效準(zhǔn)則 |
失效判據(jù)值 |
單位 |
|
LCM |
LE |
3300 |
微應(yīng)變 |
|
TP |
LE |
9000 |
微應(yīng)變 |
|
IC |
LE |
1550 |
微應(yīng)變 |
|
前殼塑膠 |
PEEQ |
0.01141 |
|
|
塑膠電池蓋 |
PEEQ |
0.405 |
|
|
天線支架 |
PEEQ |
0.53 |
|
|
EMN器件 |
PCB板應(yīng)變 |
2000 |
微應(yīng)變 |
|
芯片焊錫（焊球） |
焊錫四角PCB板應(yīng)變 |
2000 |
微應(yīng)變 |
|
芯片焊錫（焊盤） |
焊錫四角PCB板應(yīng)變 |
5000 |
微應(yīng)變 |
順時針扭轉(zhuǎn)分析結(jié)果
1、加載2000N.mm扭矩卸載后整機殘余變形0.0182281弧度（1.044°）
2、殼體塑性應(yīng)變云圖
前殼塑膠件最大等效塑性應(yīng)變0.0106，小于材料PC+30GF%的最大斷裂延伸率0.01141，失效風(fēng)險低。
后殼最大等效塑性應(yīng)變0.354，小于材料PC的最大斷裂延伸率0.405，失效風(fēng)險低。
鋁電池蓋最大等效塑性應(yīng)變3.02e-3，小于材料Al6063的最大斷裂延伸率0.095，結(jié)構(gòu)無風(fēng)險。
前殼金屬件最大等效塑性應(yīng)變0.012，小于材料Al-ADC12的最大斷裂延伸率0.01236結(jié)構(gòu)無風(fēng)險。
音腔支架最大等效塑性應(yīng)變0.083，小于材料PC-DX1135的最大斷裂延伸率0.53，失效風(fēng)險低，上圖灰色區(qū)域為塑性變形區(qū)域。
天線支架最大等效塑性應(yīng)變0.0，無塑性變形。
3、芯片焊錫四角處主板應(yīng)變云圖
建議增加MIC膠套，增加局部剛度，降低MIC附近主板變形
逆時針扭轉(zhuǎn)分析結(jié)果
1、加載2000N.MM扭矩卸載后整機殘余變形0.0169397弧度（0.97°）
2、殼體塑性應(yīng)變云圖
前殼塑膠件最大等效塑性應(yīng)變0.0106，小于材料PC+30GF%的最大斷裂延伸率0.01141，失效風(fēng)險低。
后殼最大等效塑性應(yīng)變0.256，小于材料PC的最大斷裂延伸率0.405，失效風(fēng)險低。
鋁電池蓋最大等效塑性應(yīng)變3.8e-3，小于材料Al6063的最大斷裂延伸率0.095，結(jié)構(gòu)無風(fēng)險。
前殼金屬件最大等效塑性應(yīng)變0.0119，小于材料Al-ADC12的最大斷裂延伸率0.01236結(jié)構(gòu)無風(fēng)險。
音腔支架最大等效塑性應(yīng)變0.223，小于材料PC-DX1135的最大斷裂延伸率0.53，失效風(fēng)險低，上圖灰色區(qū)域為塑性變形區(qū)域。
天線支架最大等效塑性應(yīng)變0.0，無塑性變形。
3、芯片焊錫四角處主板應(yīng)變云圖
建議增加MIC膠套，增加局部剛度，降低MIC附近主板變形
結(jié)果匯總
芯片焊錫四角處主板最大主應(yīng)變，紅色區(qū)域為高風(fēng)險，超過了2000的失效判據(jù)值。
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部件 |
焊錫類型 |
順時針旋轉(zhuǎn) |
逆時針旋轉(zhuǎn) |
|
最大主應(yīng)變 e-6 |
最大主應(yīng)變 e-6 |
||
|
CPU |
焊球 |
333.0 |
381.0 |
|
Memory |
焊球 |
257.9 |
254.5 |
|
PMI |
焊球 |
258.4 |
294.6 |
|
PMU |
焊球 |
188.0 |
178.6 |
|
RF_PA2 |
焊盤 |
443.4 |
682.4 |
|
RF_PA1 |
焊盤 |
114.4 |
399.4 |
|
Transcevier |
焊球 |
224.7 |
153.0 |
|
Wifi |
焊球 |
199.3 |
308.5 |
|
Flash_led |
焊盤 |
393.2 |
450.4 |
|
Light_Sensor |
焊盤 |
314.7 |
383.4 |
|
Red_Led 焊盤 |
焊盤 |
153.0 |
381.5 |
|
Mic_Main |
焊盤 |
2232 |
3014 |
|
Mic_Sub 焊盤 |
焊盤 |
155.7 |
168.2 |
優(yōu)化建議
建議增加MIC膠套，增加局部剛度，降低MIC附近主板變形
隨著智能手機迭代速度的加快，越來越多手機企業(yè)采用CAE仿真技術(shù)來優(yōu)化產(chǎn)品，CAE仿真對手機行業(yè)對在提高可靠性、降低產(chǎn)品的損壞率、壓縮成本方面起到了顯著的作用。 有限元科技依托十?dāng)?shù)年來1000多家企業(yè)的CAE仿真應(yīng)用經(jīng)驗，為手機行業(yè)提供全面的CAE應(yīng)用解決方案，涵蓋了有限元分析、CAE軟件培訓(xùn)、CAE軟件二次開發(fā)、元王手機行業(yè)性CAE軟件、仿真實驗室建設(shè)等各個方面。選擇有限元科技，為您的企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造無限可能。
