CAE仿真告诉你:手机扭转会不会变形报废
手机是如今人们生活的必须产品,几乎在大街小巷中都可以看到人人一部手机,而且手机内部结构复杂,堪称一部微型电脑,其更轻更薄更大屏的发展趋势,需对手机的内部空间进一步压缩,这对其设计提出了严峻的考验。各主流手机品牌厂商均已引入CAE仿真,并将CAE仿真结果作为产品设计中必要的设计依据,CAE仿真作为产品设计中重要的环节已从产品“事后验证”逐渐发展到“CAE引领、指导设计”。
智能手机朝大屏和超薄方向发展的同时,手机整体的扭转强度显著降低,极易导致手机受外力作用出现扭转变形、角部起翘等现象。元王依托十余年的CAE技术背景和工程经验,运用有限元分析方法,协助手机厂商在手机设计阶段对手机的扭转强度进行评估,及时发现设计缺陷并进行优化设计,有效解决大屏超薄手机的扭转变形问题。以下为元王为某手机企业进行的整机扭转分析案例。
分析背景:
手机整机扭转,手机两端夹持15mm,扭矩2000N.mm。
工况
失效准则
部件 |
失效准则 |
失效判据值 |
单位 |
LCM |
LE |
3300 |
微应变 |
TP |
LE |
9000 |
微应变 |
IC |
LE |
1550 |
微应变 |
前壳塑胶 |
PEEQ |
0.01141 |
|
塑胶电池盖 |
PEEQ |
0.405 |
|
天线支架 |
PEEQ |
0.53 |
|
EMN器件 |
PCB板应变 |
2000 |
微应变 |
芯片焊锡(焊球) |
焊锡四角PCB板应变 |
2000 |
微应变 |
芯片焊锡(焊盘) |
焊锡四角PCB板应变 |
5000 |
微应变 |
顺时针扭转分析结果
1、加载2000N.mm扭矩卸载后整机残余变形0.0182281弧度(1.044°)
2、壳体塑性应变云图
前壳塑胶件最大等效塑性应变0.0106,小于材料PC+30GF%的最大断裂延伸率0.01141,失效风险低。
后壳最大等效塑性应变0.354,小于材料PC的最大断裂延伸率0.405,失效风险低。
铝电池盖最大等效塑性应变3.02e-3,小于材料Al6063的最大断裂延伸率0.095,结构无风险。
前壳金属件最大等效塑性应变0.012,小于材料Al-ADC12的最大断裂延伸率0.01236结构无风险。
音腔支架最大等效塑性应变0.083,小于材料PC-DX1135的最大断裂延伸率0.53,失效风险低,上图灰色区域为塑性变形区域。
天线支架最大等效塑性应变0.0,无塑性变形。
3、芯片焊锡四角处主板应变云图
建议增加MIC胶套,增加局部刚度,降低MIC附近主板变形
逆时针扭转分析结果
1、加载2000N.MM扭矩卸载后整机残余变形0.0169397弧度(0.97°)
2、壳体塑性应变云图
前壳塑胶件最大等效塑性应变0.0106,小于材料PC+30GF%的最大断裂延伸率0.01141,失效风险低。
后壳最大等效塑性应变0.256,小于材料PC的最大断裂延伸率0.405,失效风险低。
铝电池盖最大等效塑性应变3.8e-3,小于材料Al6063的最大断裂延伸率0.095,结构无风险。
前壳金属件最大等效塑性应变0.0119,小于材料Al-ADC12的最大断裂延伸率0.01236结构无风险。
音腔支架最大等效塑性应变0.223,小于材料PC-DX1135的最大断裂延伸率0.53,失效风险低,上图灰色区域为塑性变形区域。
天线支架最大等效塑性应变0.0,无塑性变形。
3、芯片焊锡四角处主板应变云图
建议增加MIC胶套,增加局部刚度,降低MIC附近主板变形
结果汇总
芯片焊锡四角处主板最大主应变,红色区域为高风险,超过了2000的失效判据值。
部件 |
焊锡类型 |
顺时针旋转 |
逆时针旋转 |
最大主应变 e-6 |
最大主应变 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 |
焊盘 |
443.4 |
682.4 |
RF_PA1 |
焊盘 |
114.4 |
399.4 |
Transcevier |
焊球 |
224.7 |
153.0 |
Wifi |
焊球 |
199.3 |
308.5 |
Flash_led |
焊盘 |
393.2 |
450.4 |
Light_Sensor |
焊盘 |
314.7 |
383.4 |
Red_Led 焊盘 |
焊盘 |
153.0 |
381.5 |
Mic_Main |
焊盘 |
2232 |
3014 |
Mic_Sub 焊盘 |
焊盘 |
155.7 |
168.2 |
优化建议
建议增加MIC胶套,增加局部刚度,降低MIC附近主板变形
随着智能手机迭代速度的加快,越来越多手机企业采用CAE仿真技术来优化产品,CAE仿真对手机行业对在提高可靠性、降低产品的损坏率、压缩成本方面起到了显著的作用。 有限元科技依托十数年来1000多家企业的CAE仿真应用经验,为手机行业提供全面的CAE应用解决方案,涵盖了有限元分析、CAE软件培训、CAE软件二次开发、元王手机行业性CAE软件、仿真实验室建设等各个方面。选择有限元科技,为您的企业发展创造无限可能。