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ABAQUS在制造行业的应用
1. 什么是有限元法? 有限元法（Finite Element Method, FEM），也称为有限单元法或有限元素法， 基本思想是将求解区域离散为一组有限个、 且按一定方式相互连接在一起的单元的组 合体。由于单元可以被分割成各种形状和 大小不同的尺寸，所以它能很好地适应复 杂的几何形状、复杂的材料特性和复杂的 边界条件。它是将弹性理论、计算数学和 计算机软件有机地结合在一起的一种数值 计算方法。Copyright 2008 Abaqus, Inc.例如: 左图所示,为分析齿轮上一个齿内的应 力分布,可分析图中所示的一个平面截 面内位移分布.作为近似解,可以先求出 图中各三角形顶点的位移.这里的 三角形就是单元,其顶点就是节点。 从物理角度理解, 可把一个连续的齿形截面单元之间在节 点处以铰链相链接,由单元组合而成的结构近似代替原连续结 构,在一定的约束条件下,在给定的载荷作用下,就可以求出各 节点的位移,进而求出应力. 从数学角度理解, 把这个求解区域剖分成许多三角形子域, 子域内的位移可用相应各节点的待定位移合理插值来表示.Copyright 2008 Abaqus, Inc.有限元模型定义有限元模型 是真实系统理想化的数学抽象。有限 元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过 节点连接，并承受一定载荷。真实系统有限元模型Copyright 2008 Abaqus, Inc.2. 有限元法的发展? 1943年Courant第一次尝试应用定义在三角形区域上的 分片连续函数和最小位能原理相结合研究了St.Venant 的扭转问题，这是有限元思想的提出。但当时没有引起 人们的注意。 ? 1956年Turener和Clough等用有限元法第一次得出了平 面应力问题的正确答案。 ? 1960年Clough又进一步应用有限元法处理了平面弹性 问题，并提出了有限元法的名称，这才使得有限元法的 理论和应用都得到了迅速发展。 ? 20世纪70年代以后，随着计算机和软件技术的发展有限 元法得到了迅猛的发展。Copyright 2008 Abaqus, Inc.Basics of the Final Element Method (有限元法基础)Element and Node (单元和节点)node (节点)element(单元)FEM discretizes the domain under study by dividing the region into subdomains called elements. (有限元方法将研究区域离散成许多子域，这些子域叫单元)Copyright 2008 Abaqus, Inc.Basics of the Final Element Method (有限元法基础)Typical basic steps (典型基本步骤)1. Discretize the body into a finite number of element subdomains (离散) 2. Develop approximate solution over each element in terms of nodal values (写出单元刚度矩阵) 3. Based on system connectivity, assemble elements and apply all continuity and boundary conditions to develop an algebraic system of equations among nodal values (形成总体 刚度矩阵并引入连续条件和边界条件) 4. Solve assembled sys post process solution to determine additional variables of interest if necessary (求解节点值和后处理)Copyright 2008 Abaqus, Inc.Approximating Functions for TwoDimensional Linear Triangular Elements (二维线性三角形单元的近似函数)Displacement interpolation functions (位移插值函数)we wish to investigate procedures necessary to develop a linear approximation of a scalar variable u(x,y) over an element.(需要选 定一个位移模式，来表示单元中的位移函数) Assume a linear approximation: (假设为线性的)u(x, y) ? c1 ? c2 x ? c3 yFor every nodeu(x1 , y1 ) ? c1 ? c2 x1 ? c3 y1 u(x 2 , y 2 ) ? c1 ? c2 x 2 ? c3 y 2 u(x 3 , y 3 ) ? c1 ? c2 x 3 ? c3 y 3Copyright 2008 Abaqus, Inc.13.3 Approximating Functions for TwoDimensional Linear Triangular Elements (二维线性三角形单元的近似函数)Displacement interpolation functions (位移插值函数)the constants ci can be expressed in terms of the nodal values ui (常 数ci可用节点的值ui表示)c1 ? c2 ?1 ??1u1 ? ? 2u2 ? ? 3u3 ? 2 Ae 1 ??1u1 ? ? 2u2 ? ? 3u3 ? 2 Ae1 ?? 1u1 ? ? 2u2 ? ? 3u3 ? c3 ? 2 AeWhere :? i ? x j yk ? xk y j ? i ? y j ? yk ? i ? xk ? x jCopyright 2008 Abaqus, Inc.13.3 Approximating Functions for TwoDimensional Linear Triangular Elements (二维线性三角形单元的近似函数)So we obtain :u ( x, y ) ?? ??1u1 ? ? 2u 2 ? ? 3u3 ?x1 [??1u1 ? ? 2u 2 ? ? 3u3 ? 2 Ae3? ?? 1u1 ? ? 2u 2 ? ? 3u3 ? y ] ? ? ui? i ( x, y )i ?1Where Ψi are the interpolation functions for the triangular element given by : (Ψi是三角单元插值函数)1 ?? i ? ? i x ? ? i y ? ? i ( x, y ) ? 2 AeLagrange interpolation functions (拉格朗日插值函数)Copyright 2008 Abaqus, Inc.13.3 Approximating Functions for TwoDimensional Linear Triangular Elements (二维线性三角形单元的近似函数)1 ?? i ? ? i x ? ? i y ? ? i ( x, y ) ? 2 AeIt is noted that the form of the interpolation functions depends on the initial approximation assumption and on the shape of the element. (插值函数的形式取决于初始近似假设和 单元形状)Copyright 2008 Abaqus, Inc.13.3 Approximating Functions for TwoDimensional Linear Triangular Elements (二维线性三角形单元的近似函数)description of element displacement filed (单元位移场 的表达) ? u1 ? ?v ? ? 1? ?u ? ?? 1 0 ? 2 0 ? 3 0 ? ?u2 ? ? ? ??? ? ? v ? ? ? ??? ? ?v ? ? 0 ? 1 0 ? 2 0 ? 3 ? ? 2 ? ?u3 ? ? ? ? v3 ? ? ?Where:? i ( x, y ) ?1 ?? i ? ? i x ? ? i y ? 2 AeCopyright 2008 Abaqus, Inc.13.3 Approximating Functions for TwoDimensional Linear Triangular Elements (二维线性三角形单元的近似函数)description of element strain filed (单元应变场的表达)?? ? ?? x ? ? ?x ? ( x, y ) ? ?? y ? ? ? 0 ? ? ? ?? z ? ? ? ? ? ? ? ?x ? ? 0? ? ? ? ?u ( x, y )? ? [? ]u ? [? ][? ]? ? [ B][ ?] ?y ? ? v( x, y ) ? ? ? ? ? ? ?y ? ??? 3 ?x 0 ?? 3 ?y ? 0 ? ? ?1 ? ?? 3 ? 1 ? ? 0 ?y ? 2 Ae ? ?? 1 ? ?? 3 ? ? ?x ? ?Where:? ?? 1 ? ? ?x [ B] ? ? 0 ? ? ?? ? 1 ? ?y ? 0 ?? 1 ?y ?? 1 ?x ?? 2 ?x 0 ?? 2 ?y 0 ?? 2 ?y ?? 2 ?x 0?20?30?1 0 ?1 ? 2?2 ?2?30? ?3 ? ? ?3 ? ?Copyright 2008 Abaqus, Inc.13.3 Approximating Functions for TwoDimensional Linear Triangular Elements (二维线性三角形单元的近似函数)description of element stress filed (单元应力场的表达)?? ? ? [C]{? } ? [C][ B]{?}Where:?C11 C12 [C ] ? ?C12 C 22 ? ? 0 0 ? 0 ? 0 ? ? C66 ? ?E ? …plane stress ? ? 1 ?? 2 C11 ? C22 ? ? E (1 ?? ) ? ? (1 ? ? )(1 ? 2? ) …plane strain ? E? ? …plane stress ? ? 1 ?? 2 C12 ? ? E? ? …plane strain ? (1 ? ? )(1 ? 2? ) ? C66 ? ? ? E 2(1 ? ? )…plane stress and plane strainCopyright 2008 Abaqus, Inc.13.4 Virtual Work Formulation for Plane Elasticity (平面弹性虚功方程)Virtual work formulation (虚功原理)?Ve? ij?? ij dV ? ? Ti n?ui dS ? ? Fi?ui dVSe VeWhich can be written in compact form: (简洁写之){??}T ([ K ]{?} ? {F} ? {Q}) ? 0 [ K ] ? he ? [ B]T [C ][ B ]dxdy Stiffness matrix ?e[ K ]{?} ? {F} ? {Q}? Fx ? {F } ? he ? [? ] ? ? dxdy Body force ?e vector ? Fy ? ?Tx ? {Q} ? he ? [? ]T ? ? ds Loading vector ?e Ty ? ?TCopyright 2008 Abaqus, Inc.3. 有限元法的用途?随着计算机的发展一种现代计算方法迅速发展起来， 这就是有限元法。它是50年代首先在连续体力学领 域――飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的 数值分析方法，随后很快就广泛地应用于求解热传导、 电磁场、流体力学等连续性问题。目前被广泛地应用在 航空、造船、机械、建筑、水利、铁道、桥梁、石油、 化工、冶金、采矿、汽车等很多工程领域，在举世瞩目 的三峡工程中有限元方法又大显伸手，得到了大家的信 赖。Copyright 2008 Abaqus, Inc.一.Abaqus公司简介Copyright 2008 Abaqus, Inc.公司? SIMULIA公司（原ABAQUS公司）成立于1978年，全球超过600名员工，100% 专注于有限元分析领域。18%20%? 全球28个办事处和9个代表处18%? 业务迅速稳定增长，是当前有限元软件行业中唯一保持两位数增长率的公司。 ? 2005年5月ABAQUS加入DS集团,将共同成为全球PLM的领导者’00Copyright 2008 Abaqus, Inc.’01’02’03’04‘05’06‘07技术? 总部超过300名工程师在进行研发 全球200多名工程师在进行技术支持 ? 世界上最大和最强的结构力学团体 ? 开发重要新功能，拥有最具挑战性 的优势1996Copyright 2008 Abaqus, Inc.Abaqus质量? Abaqus的声誉来源于产品的高品质和高稳健性 ? 产品质量通过ISO-9001认证; 美国核工业质量评估 (NQA)认证; 每天都在进行20,000次考题的循环验证 ? Abaqus是美国食品和药品管理局(FDA)推荐的用于 医疗器械有限元分析的软件1996Copyright 2008 Abaqus, Inc.Abaqus 的主要应用行业分布航空航天 电子 医疗Baxter - Equipment耐用品P&G C Packaging Kao C HygieneLockheed Martin C JSF MotorolaC Drop Test Fujitsu-Computers Boeing C 777 Airbus C Manufacturing Intel CChip IntegrityJ&J C StentsMedtronic - Pacemakers Xerox - Copiers汽车GM C Powertrain Honda - Transmission BMW - Durability重工业Paccar - TrucksRR C Aero Engines土木Principia-spain T.Y. Lin - Bridge材料加工Corus C Roll-PassDupont - Composites Kobe Steel - MetalsCaterpillar C Machinery Arup-U.K.轮胎Sumitomo C Auto Cooper C Auto Goodyear - Aircraft石油石化能源电力船舶Alstom C Turbines ExxonMobil - ConnectorsNewport News British Energy C Nuclear KAPL/Bettis/BPMI Shell C Reservoirs Electric Boat Technip-Coflex - Risers IHI C Turbines 1996Copyright 2008 Abaqus, Inc.电子行业主要客户Motorola Nokia Intel Philips Hp IBMSamsung ASUS BYD Siemens ToshibaFlextronics Emerson ASM EricssonSonyFoxconnZTE LenovoHuaweiFujitsu Canon Radius3COMUTstarcomCopyright 2008 Abaqus, Inc.二.Abaqus在电子行业中的应用Copyright 2008 Abaqus, Inc.Abaqus在电子行业中的应用? 热性能（包括稳态热分析和瞬态热分析）? 振动/随机振动 ? 声场? 机械冲击? 热应力和热变形 ? 焊点寿命? 湿应力? 跌落测试 ? 结构开裂Copyright 2008 Abaqus, Inc.翻盖式手机跌落试验和模拟对比（1）? Abaqus/Explicit对瞬态高速问题提供了效率极高的解决方案 ? General Contact的运算法则省略了接触问题的定义? 特殊的二阶10节点四面体单元（C3D10M）同时解决复杂的几何外形及接触问 题Copyright 2008 Abaqus, Inc.LCD（2）Example: LCD submodel in a cell phone global modelASubmodel with finer mesh (mass scaling in global model)Copyright 2008 Abaqus, Inc.手机强度分析（3） 上夹具可绕手 机中心轴转动手机与夹具之间设 置接触关系下夹具全约束Copyright 2008 Abaqus, Inc.Simplified Geometry? Simplified Geometry C by WistronCopyright 2008 Abaqus, Inc.Mesh Model? Mesh ModelCopyright 2008 Abaqus, Inc.Material?PartsMaterial C from Wistrondeformable or rigid deformable deformable3D FILE STATUS WEIGHT MATERIALANT BT ANT GSM ANT HOLDER GSM ANT HOLDER PHS ANT PHS BATTERY CONNECTOR BATTERY COVER Battery Package BTB KEYPAD BOARD BTB LCM CAMERA GLASS CAMERA LENS CAMERA MODULE CAMERA RING CUSHION LCM DR FILDER EARPHONE JACK FLASH FPC FRONT COVER KEYPAD KNOB KNOB SPRING LCM Module LCM TP METAL METAL METAL METAL MIC MINI USB (NEW) PANEL, FC PCBA PLASTIC PLASTIC PLASTIC PLASTIC POGO PIN (G61) REAR COVER RECEIVER (NEW) SHIELDING CAMERA SHIELDING COVER SHIELDING FRAME SHOT KEY SIDE KEY SILICON RUBBER SIM card SIM CONNECTOR (P55) SPK (G51) STYLE METAL Stylus Assy SUB PCBA SWICH SIDE KEY T-FLASH CAP T-Flash card T-FLASH CONNECTOR (GD1) USB & EARPHONE CAP VIBRATOR (G51) 下壕嚯x：1.1mm 液晶模M P尾 PU P^ 塑框 Ч獍 嚎s量：0.7 mm。接|力：1.47 N。 F框OK OKOK OKNA NA磷青~ C1100HK (PLASTIC) C1100HK (PLASTIC)Density (ton/mm^3) 8.80E-09 1.14E-09 1.14E-09Elastic module (Mpa) 110300 Mpa 2240 Mpa 2240 MpaPoison Ratio 0.33 0.35 0.35Yield Stress (Mpa) 558 Mpa 60 Mpa 60 MpaYield Strain (%)Ultimate StressBreak Stress (Mpa)Break Strain (%)Hardness (HS)5% 5%75% 75%deformable rigid deformable rigid rigid rigid deformable deformable deformable deformable deformable rigid rigid rigid deformable deformable deformable deformable deformableOK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OKOK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK K Value OKNA 0.4 g NA 18.5 g 0.2 g 0.2 g NA NA NA (1.5 g) NA NA 0.9 g 0.4 g 0.1 gC1100HK (PLASTIC)1.14E-092240 Mpa0.3560 Mpa5%75%Plexiglas 8N MR-2000 (PMMA) 奇美 PA-727 PORON SRS 40P1.19E-09 1.40E-09 1.04E-09 4E-103300 Mpa 3200 Mpa 2100 Mpa 0.1380.3 72 Mpa 0.35 0.05 52 Mpa 37 Mpadeformable deformable deformable deformableOK OK OK OKOK OK OK OKdeformable deformable rigid deformable deformable deformable deformable deformable rigid deformable rigid deformable deformable deformable rigid deformable rigid deformable deformable rigidOK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OKOK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OKNA C1100HK (PLASTIC) NA NA EXL-1414 (PLASTIC) A盒谐 NA GLASS SUS 304 SUS-301 C7521(洋白~) C7521(洋白~) NA KE-961-U NA SUS-304 NA X合金 () NA PCBA MAKROLON 2407( BAYER ) LCP LCP E6807 LCP E6807 NA S~ NA C1100HK (PLASTIC) 0.5 g NA SUS-301 NA C7521(洋白~) NA C7521(洋白~) NA MAKROLON 2407( BAYER ) NA MAKROLON 2407( BAYER ) HD 9560(江K宏_) 0.4 g NA (0.4 g) 2.2 g NA SUS-301 2.1 g NA PCBA 0.1 g NA MAKROLON 2407( BAYER ) 0.6 g NA (0.6 g) NA MAKROLON 2407( BAYER ) 1.0 g GLASS PC+ABS+M (MB1700) SUS-301 POM (M270) URZ 5946 LC 1500 SUS 3041.42E-09 1.14E-09 1.19E-092800 Mpa 2240 Mpa 2020 Mpa0.35 0.35 0.3560 Mpa 55 Mpa5% 6%75% 50 Mpa 98%2.40E-09 8.00E-09 8.03E-09 8.30E-09 8.30E-09 1.22E-09 8.00E-09 2.68E-09 1.60E-09 1.20E-09 1.63E-09 1.67E-09 1.67E-09 8.47E-09 1.14E-09 8.03E-09 8.30E-09 8.30E-09 1.20E-09 1.20E-09 1.16E-09 212000 Mpa
Mpa 11000 Mpa 12070 Mpa 12070 Mpa 105000 Mpa 2240 Mpa 212000 Mpa
2400 Mpa 2400 Mpa 1Mpa0.2 0.29 0.29 0.34 0.34 0.29 0.33 0.2 0.35 0.4 0.4 0.4 0.33 0.35 0.29 0.34 0.34 0.35 0.35 0.4970 215 Mpa 205 Mpa505 Mpa 515 Mpa70% 40%215 Mpa505 Mpa320% 70%66 Mpa6%65 Mpa 125 Mpa115%60 Mpa 205 Mpa 400 400 66 Mpa 66 Mpa 85% 515 Mpa75% 40%6% 6% 300%65 Mpa 65 Mpa 18115% 115% 608.03E-09 1.60E-09 1.20E-09212000 Mpa
Mpa 0.2 0.35205 Mpa515 Mpa40%66 Mpa6%65 Mpa115%1.20E-092400 Mpa0.3566 Mpa6%65 Mpa115%2.40E-09 1.20E-09 8.03E-09 1.41E-09 1.38-9 1.20E-09 8.00E-09 Mpa 212000 Mpa 2700 Mpa 80000.2 0.33 0.29 0.33 0.35 0.35 0.2970 61 Mpa 205 Mpa 63 Mpa 50 Mpa 65 Mpa 215 Mpa59 Mpa 515 Mpa 60 Mpa 80 Mpa 505 Mpa114% 40% 30%70%110 ( g/mm )2.5 mmCopyright 2008 Abaqus, Inc.Load Case? 分析}型 --case 1~6?case1case4行与之落下分析， H落下y之落 下高度120cm，共摔六 面如右所示分析}凫陡咚B、 }s碰撞的非性}。 故使用ABAQUS/Explicit 榍蠼夂诵摹case2case5?case3case6Copyright 2008 Abaqus, Inc.Drop Test SimulationMesh, Element, Tie ContactSwitches (C3D8R) Bazel面板 (C3D10M) LCM ( C3D8R, S4R, C3D10M) Shielding Cover (S4R) IR Sensor 红外线传 感器 (C3D4)PCB (S4R)RS232 Con.串行接口 (S4R, C3D8R)Copyright 2008 Abaqus, Inc.Audio Jack 音频插口 (C3D4)Drop Test SimulationAudio-Jack Side DropCopyright 2008 Abaqus, Inc.利用计算机模拟解决E680手机顶部卡钩脱开问题摩托罗拉（中国）电子有限公司? E680项目是由Motorola北京研发中心(BJDC)进 行的。设计的关键点在于：一个大的 LCD，立 体声喇叭，游戏按键。基于初始设计的跌落模拟， 没有发现顶部卡钩有任何问题。然而，在第一次 MEALT(Mechanical Accelerated Life Test) 中 有十五个样机出现顶部卡钩脱开。早期模拟中没 有捕捉到该失效问题的原因估计是仅进行了6个 平面跌落模拟。于是跌落模型以更多的角度被重 新运算来检查该失效模式。图显示了顶部卡钩的 位置和出问题的实际情况。Copyright 2008 Abaqus, Inc.利用计算机模拟解决E680手机顶部卡钩脱开问题摩托罗拉（中国）电子有限公司? 右图显示了导致后盖在顶部卡钩位置产生最大变 形的最严重跌落方向。手机平面和y轴的夹角为 15度。模拟的变形结果如图3所示。 ? 随着导致ALT(Accelerated Life Test)失效的最 严重跌落方向被确定，基于该跌落方向的几种设 计改进方案被一一评估。Copyright 2008 Abaqus, Inc.利用计算机模拟解决E680手机顶部卡钩脱开问题摩托罗拉（中国）电子有限公司各个设计修改方案： 1. 去除顶部卡钩 ? 人为切除顶部卡钩再进行10个样机物理跌落试 验。屏幕锁扣脱开导致问题更加严重。该方案被 否决。 该方案在整个模拟过程中被评估。采用该新材料 后后盖的弯曲刚度提高，顶部卡钩的脱开问题可 以解决。然而，这种材料不适于喷漆。该方案被 暂时保留。2. 将后盖材料变为60%的玻璃纤维填充塑料 ?3. 增加卡钩厚度从0.7mm到1.2mm?图4显示了这个修改，该方案由模拟进行评估。 增加了厚度后问题仍然存在。该方案被否决。Copyright 2008 Abaqus, Inc.利用计算机模拟解决E680手机顶部卡钩脱开问题摩托罗拉（中国）电子有限公司各个设计修改方案： 4. 增加一个新的卡钩 ? 图5显示了这个修改，在屏幕锁扣旁边增加了一个新的卡钩。该卡钩的尺寸 和方案3类似。该方案由模拟进行评估。结果还是不能令人满意――发现了 大的变形，如图6所示。该方案被否决。New catch addedCopyright 2008 Abaqus, Inc.利用计算机模拟解决E680手机顶部卡钩脱开问题摩托罗拉（中国）电子有限公司各个设计修改方案： 5. 增加卡钩的长度 ? 该方案是方案4的扩展，左边的卡钩连接在一起而右边的卡钩增加长度，如 图7所示。该方案由模拟进行评估。结果表明加强区的变形得到改善，但屏 幕锁扣所在的中心区域仍然存在较大变形，如图8所示。该区域也需要加强。此处卡销连接 此处卡销延长Copyright 2008 Abaqus, Inc.利用计算机模拟解决E680手机顶部卡钩脱开问题摩托罗拉（中国）电子有限公司各个设计修改方案： 6. 基于方案5在屏幕锁扣区域增加一个加强肋 ? 该方案是方案4的扩展，在屏幕锁扣区域增加一个肋骨来强化该区域。构型 如图9所示。该方案由模拟进行评估。后盖在屏幕锁扣处的最大变形预测为 0.7mm。没有发现顶部卡钩的脱开，如图10所示。对该设计进行了更多的对 地面不同角度跌落模拟，均未发现顶部卡钩脱开问题。该设计方案最终被产 品开发组采用。Copyright 2008 Abaqus, Inc.名片式掌上电脑的跌落分析（6）Copyright 2008 Abaqus, Inc.ADSL外壳跌落分析（7）Copyright 2008 Abaqus, Inc.游戏手柄的跌落（8）Initial Velocity=4200mm/s(90cm height)Copyright 2008 Abaqus, Inc.?What’s happened?Copyright 2008 Abaqus, Inc.Result C 2.1? What’s happened?此嗔芽赡芊怯尚↓X引起Copyright 2008 Abaqus, Inc.车载DVD机的跌落（10）Copyright 2008 Abaqus, Inc.车载DVD机的跌落Copyright 2008 Abaqus, Inc.鼠标跌落(11)Circuit board and electronic componentsComplete mouse modelC3D10M elementCopyright 2008 Abaqus, Inc.Result-----global modelTotal forces in forward base-to-middle housing fastener connectorWhole model internal and kinetic energies.Copyright 2008 Abaqus, Inc.Abaqus的声学功能在手机中的应用? Will products work as expected? ? Acoustics of cell phones must be of high quality? Internal and external interaction with air affects response? There are prescribed limits on sound levels in a surrounding domainOuter airCell phoneCopyright 2008 Abaqus, Inc.Model SetupCellular phone enclosureTop coverInner airPCBBottom coverCopyright 2008 Abaqus, Inc.Acoustic Response of a Cell Phone1000 Hz5000HzSound pressure variationCopyright 2008 Abaqus, Inc.三.连接器分析Copyright 2008 Abaqus, Inc.分析背景介绍Section ViewHousing HousingBoltContact Spacer PCB? ?原始设计方案中的连接器安装到PCB板后（两端螺栓固定）， 端子Bellow 平面度不良，不符合设计要求。 经过有限元分析和结构优化后，解决了上述设计不良的问题。Copyright 2008 Abaqus, Inc.原设计失效分析Pre-load位置3.导致端子Bellow下陷， Bellow 平面度不良，Fail.圆弧结构变形不充分， 没有起到足够的缓冲效 果，而应力还比较集中 HousingContact2.端子Tip脱离 Pre-load位置Z Y XSpacer1.连接器安装到PCB板后（两端螺 栓固定），端子Tail被抬高Copyright 2008 Abaqus, Inc.设计改善结果 1/2端子Bellow在连接器安 装后没有下陷，OK!ZY X端子Tip没有脱 离Pre-load位置端子结构 设计改善连接器安装到PCB板后， 端子Tail被抬高Copyright 2008 Abaqus, Inc.四.插拔分析Copyright 2008 Abaqus, Inc.Connector接触分析Copyright 2008 Abaqus, Inc.FPC折弯分析9.25mmCopyright 2008 Abaqus, Inc.五.Abaqus and MoldflowCopyright 2008 Abaqus, Inc.Exporting Data from MoldflowExport meshExport results dataCopyright 2008 Abaqus, Inc.Abaqus and Moldflow Material Cycoloy C1200HF Injection time: 0.3sec Gate location Gate locationCopyright 2008 Abaqus, Inc.Abaqus and Moldflow Material Cycoloy C1200HFGate locationGate locationMaximum deflection: 17.2mmMaximum deflection: 16.9mmCopyright 2008 Abaqus, Inc.六.机架系统分析Copyright 2008 Abaqus, Inc.地震响应：分析过程－－建立模型为了简化模型，分析中忽略了对强度影响不大的前后门以及其他部件， 插箱单板均简化为质点的形式。有限元模型Copyright 2008 Abaqus, Inc.3. 分析结果－－模态分析阶数 共振频率(Hz) 阶数 1 6.82 11 2 11.6 12 3 19.14 13 4 19.78 14 5 21.45 15 6 21.89 16 7 22.03 17 8 22.51 18 9 26.23 19 10 28.04 20共振频率(Hz)阶数 共振频率(Hz)30.321 45.7 931.5322 46.6336.3823 47.6237.1824 48.5438.8725 49.8739.9326 50.5543.0127 52.2943.6928 52.4444.3729 53.7844.5630 55.05前三十阶固有频率结果Copyright 2008 Abaqus, Inc.3. 分析结果－－模态分析通过观察相应的振型，可以确定前两阶频率正是满配置机柜的左 右及前后方向的第一阶振动的固有频率 。整个机柜的左右及前后方向第一阶振型Copyright 2008 Abaqus, Inc.插箱关键变形部件的结果（变形放大30倍）? 整体结构变形图和应力云图（单位MPa）Copyright 2008 Abaqus, Inc.插箱变形部件的结果（变形放大30倍）? 整体位移大小的云图和重力 方向U2的云图（单位mm）最大重力方向位移Copyright 2008 Abaqus, Inc.模态分析插箱左右方向振动振型插箱前后方向振动振型Copyright 2008 Abaqus, Inc.模态分析插箱上下方向振动振型Copyright 2008 Abaqus, Inc.稳态模态动力学分析从图来看在左右方向地震试验中，插箱底板有弯曲的趋势，说 明需要对支撑梁做进一步的加强，但是插箱与机柜固定位置处应力水平 并不高，判断插箱可以通过左右方向的地震试验；从图3－9来看插箱与 机柜之间联结强度不足，需要对联结结构重新做加强设计 。左右方向稳态动力学 应力响应最大结果Copyright 2008 Abaqus, Inc.垂直方向稳态动力学应力 响应最大结果七.其他Copyright 2008 Abaqus, Inc.插箱扳手机构运动分析Hinge连接单元Copyright 2008 Abaqus, Inc.卡钩的分析Copyright 2008 Abaqus, Inc.佳能数码相机镜头旋转应力模拟 结合机构运动和结构分析的电子领域应用Copyright 2008 Abaqus, Inc.打印机走纸接触压力分析CanonCopyright 2008 Abaqus, Inc.台式机静载模拟Copyright 2008 Abaqus, Inc.台式机电脑整机模态分析Copyright 2008 Abaqus, Inc.An application of Satellite Antenna? Eigen mode 1~10Mode1:35HzMode2:38HzMode3:48HzMode4:119HzMode5:130HzMode6:221HzMode7:243HzMode8:497HzCopyright 2008 Abaqus, Inc.Mode9:503HzMode10:513HzAn application of Satellite Antenna? Wind Speed = 20m/s (0 degree along Z-direction) ? Strain/Stress result from AbaqusCopyright 2008 Abaqus, Inc.Abaqus提供了两种无铅焊料的蠕变模型Copyright 2008 Abaqus, Inc.计算结果一个周期内应力随蠕变应变的演变Copyright 2008 Abaqus, Inc.Intel应用―PCB板的弯曲，焊点失效? INTEL和Abaqus合作进行，对母板 生产厂商提供设计标准 ? Solder to motherboard fracture due to static overload C Experiments to assess integrity of solder joints under various loading conditions (e.g., board bending) C Strain in motherboard at which solder joint failsBall grid arrayCopyright 2008 Abaqus, Inc.Intel应用―PCB板的弯曲，焊点失效Debonded solder ballsDamage severity in cohesive layer between motherboard and solder ballsCopyright 2008 Abaqus, Inc.Solder Masks / Solder Balls? Mesh at interface can be independent (coincident nodes) ? Solder mask and solder ball materials do not bond in realitySMD: Independent Mesh in RedCopyright 2008 Abaqus, Inc.Electrical HeatingExcessive current causes solder to melt!Too much current in the diode causes it to heat up.Copyright 2008 Abaqus, Inc.Electrical HeatingCathode Traces Solder Pre-forms AnodeLead Finite Element Model Moly CopperSiliconCopyright 2008 Abaqus, Inc.热电分析263Analysis Prediction 267261269Relay Lead 148.5°C 0 VoltMeasured Temperatures289287290285Terminal 114°C 16 AmpCopyright 2008 Abaqus, Inc.中央配电盒的电热耦合分析? 模型简化，从功能展示角度出发，我们对该模型进行了部分简化，此简化不 影响模型整体功能，简化后的模型能反映整体模型的各类特征。Copyright 2008 Abaqus, Inc.中央配电盒的电热耦合分析? 温度分布Copyright 2008 Abaqus, Inc.奥运鸟巢的有 限元模型Copyright 2008 Abaqus, Inc.大型货轮 的结构分 析Copyright 2008 Abaqus, Inc.汽车相撞 的动态分 析Copyright 2008 Abaqus, Inc.这是一个对模型飞机翅膀 的模态分析的例题Copyright 2008 Abaqus, Inc.总结? Simulia公司数十年100%致力于非线性高级有限元软件的开发 不断提高产品性能，为全球工业用户提供优质的技术支持服务? Abaqus软件适于电子工业进行研发采用，日常工作到高端研发工作 ? 一些公司和单位发表了在电子和消费品领域中使用Abaqus的论文 Intel, HP, IBM, Lucent, Toshiba , Motorola, NOKIA, P&G, Dupond, Ericsson, Sony, NEC, General Motors(Delphi), Honeywell ON Semi, UNISEM, ST Assembly Test Services(STATS) IME , SIMTech , IMRE & IHPCCopyright 2008 Abaqus, Inc.为客户提供完整的售后服务? 技术合作和服务 ? CAE分析需要使用者具有相当的经验和广泛的知识领域，厂商和客户之 间的技术合作对成功应用非常重要 ? 国内目前的CAE分析技术还处于起步的阶段 ? Abaqus公司提供高级咨询服务，将邀请Abaqus总部或新加坡有多年电 子行业咨询和技术支持经验的资深工程师到用户现场进行，Abaqus中国 本地工程师配合完成具体建模和报告工作。在咨询过程中，Abaqus将把 工程分析经验传递给客户工程师，确保客户可以快速、有效、高质量地 开展通讯设备强度分析、电子器件热分析、手机跌落分析等相关工作。? 站在巨人的肩膀上可以快速的积累经验，避免不必要的弯路Copyright 2008 Abaqus, Inc.
大型通用商业化软件, 如 NASTRAN、 ADAMS、 ANSYS、MARC、ADINA 以及 ABAQUS 等...目前, 虚拟样机技术已经广泛地应用于各个领域, 包括汽车制造业、 工程机械、 ...abaqus软件简介_建筑/土木_工程科技_专业资料。ABAQUS 是一种有限元素法软件,用于...6 其它相关 冲压成型应用 当前,制造行业加工工艺正朝着高技术的方向发展,越来越...与其他有限元软件的界面程序比,ABAQUS/CAE 具有以下的特点: l 采用 CAD 方式...当前,制造行业加工工艺正朝着高技术的方向发展,越来越多的公司在产品研发和制造...有限元分析实现的最后载 体是经过技术集成的有限元分析软件,在众多的有限元分析软件中,ABAQUS 以 其强大的的非线性分析功能和强大的建模功能等优点赢得了大型企业、...对于复杂的工程, 人们都希望能在 产品生产以前对设计方案进行精确的试验、 分析...指大型通用商业化软件,如 NASTRAN、 ADAMS、ANSYS、MARC、ADINA 以及 ABAQUS 等...abaqus技巧_企业管理_经管营销_专业资料。三维结构的结构化网格划分 structure 对...③三维区域内的所有面必须要保证可以运用二维结构化网格划分方法; ④保证区域内的...还是模拟制造工艺过程,Abaqus 有限元产品都能提供最全面灵活 的解决方案去完成...©2016 Baidu 使用百度前必读 | 文库协议 | 广告服务 | 企业文库 | 网站...ABAQUS通用介绍_机械/仪表_工程科技_专业资料。北京怡格敏思软件技术有限公司一. 公司简介 电话:010-/3 传真:010- 美国 Hibbitt, Karlsson & ...计算机辅助设计、 计算机辅助制造技术已经在一些大中型企业里得到应用, 并取得比较...MSC. 如 Nastran 求解器、 CATIA、 Hypermesh、 ABAQUS、ANSYS、NASTRAN 等。 ...它们与 CAD/CAM/CAPP/[DM/ERP 等软件一起,已经成为支持工程行 业和制造企业...衡量 CAE 技术水平的重要标志之一是分析软件的开发和应用。 目前, ABAQUS、 ...
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